Física

Conselho Europeu para Pesquisas Nucleares: Conheça o trabalho do maior laboratório de física da Europa

João Freitas da Silva, Especial para a página 3 Pedagogia & Comunicação

Os pesquisadores e físicos de partículas do mundo inteiro contam com um grande laboratório experimental para pesquisarem o interior da matéria e partículas com altíssimas energias. Trata-se do CERN (Conseil Européen pour La Recherche Nucléaire - Conselho Europeu para Pesquisas Nucleares, hoje denominado European Laboratory for Particle Physics - Laboratório Europeu para Física de Partículas), o maior laboratório de física da Europa, situado na periferia de Genebra na Suíça.

  • Fundado na década de 1950, o CERN tem parte do laboratório em território francês e parte em território suíço. É composto por um pool de países europeus, criado em 1954, com a finalidade de trabalhar com experimentos de alta precisão, voltados para pesquisas em ciência pura.


Atualmente, o CERN conta com aproximadamente 6.500 pesquisadores, de centenas de universidades, de 80 diferentes países. Hoje, 20 países são membros do CERN, outros nove são observadores e mais 27 participam de algumas atividades lá desenvolvidas, como o Brasil, por exemplo.

Os experimentos realizados atualmente podem gerar mais de 10 milhões de gigabytes de informação. Para o processamento de tantos dados e informações, o CERN criou e desenvolveu uma rede de computadores interligados a diversos centros de computação, baseada no mesmo princípio da WWW (World Wide Web, a teia ou rede grande como o mundo, que também foi criada pelo CERN). A diferença está no fato de que, ao invés de distribuir informação, essa rede distribuirá potência computacional e capacidade de armazenamento de dados.

Essa rede gigantesca e hiperveloz, com o projeto denominado EGFE (algo como Possibilidades de uma Rede de Computadores para Ciência) já tem sido utilizada, principalmente na área de saúde.

Física de partículas

Os estudos sobre partículas elementares começaram, no CERN, em aceleradores lineares de menor porte; depois, em túneis circulares menores; até a construção do LEP (Large Electron Pósitron Collider), constituído por um túnel com cerca de 27 km de circunferência e 4 m de altura, situado 100 m abaixo do solo.

Com esse acelerador, os físicos conseguem reproduzir e monitorar matéria a partir de colisões das partículas elementares, reproduzindo, assim, situações muito próximas das que tínhamos nas primeiras frações de segundo após o Big Bang (teoria que explica a origem do Universo).

O ano de 2008 representa um grande marco para as pesquisas na área da física de partículas, pois finalmente ficou pronto um novo acelerador de partículas no CERN, denominado LHC (Large Hadron Collider), e que possibilitará aos pesquisadores e físicos experimentos extremamente importantes para essa área de pesquisa.

Para ter uma ideia sobre a evolução dos recursos nas pesquisas do CERN, vejam outros exemplos de aceleradores desenvolvidos nesse laboratório e prestem atenção à evolução dos aparelhos (em termos de tamanho e energia alcançados:

  • PS (Próton Synchroton): acelerador circular, com 200 m de diâmetro, teve suas atividades iniciadas em 1959. As partículas aceleradas pelo PS atingiam energias da ordem de 25 GeV (1 GeV = 109 eV e 1 eV corresponde a 1,6. 10-19J). Com esse acelerador foram obtidas milhares de partículas a mais que o esperado.
  • SPS (Super Próton Synchroton): acelerador circular, com 2,2 km de diâmetro, aproximadamente 7 km de circunferência, colocado a 40 m abaixo do solo. Esse acelerador utiliza feixes de prótons que são lançados do PS já com uma energia considerável, e consegue acelerá-los ainda mais, obtendo energias de até 450 GeV.

    Em 1981, obteve-se a maior concentração de antimatéria produzida artificialmente no universo (1012), graças ao AA (acumulador de antiprótons). Nos chamados anéis de colisão, esses antiprótons colidiram com prótons acelerados e que percorriam uma trajetória em sentido contrário.

    Durante a colisão, essas partículas foram aniquiladas (matéria em contato com antimatéria) e produziram grande quantidade de energia. Nos experimentos realizados no SPS foram descobertos, em 1983, os bósons de Gauge (W+, W- e Z0), que são partículas mediadoras da força fraca.
  • LEP (Large Electron Pósitron ring): acelerador cuja construção começou em 1983 e, devido às suas dimensões e complexidade, só ficou pronto em 1988, sendo que suas atividades começaram em 1989.

    O LEP acelerava elétrons (e-) que colidiam com suas antipartículas, os pósitrons ou antielétrons (e+) em dois anéis circulares de colisão, com 27 km de circunferência, a 100 m abaixo do solo. Essas colisões resultaram em valores na ordem de 200 GeV para as energias obtidas.

    Ao longo do anel do LEP existiam quatro enormes detectores (com dimensões entre 10 e 12 m) para registrar os resultados das colisões: ALEPH (Apparatus for LEP PHysics at CERN), OPAL (Omni-Purpose Apparatus for LEP), DELPHI (DEtector with Lepton, Photon and Hadron Identification) e L3. As pesquisas realizadas no LEP contribuíram muito para a teoria eletrofraca (que unificou a interação eletromagnética com a interação fraca).

    O túnel do LEP acabou sendo aproveitado para construção do LHC e seus detectores foram substituídos por quatro novos: Alice, Atlas, LHCb e CMS.

 

 

 

 

João Freitas da Silva, Especial para a página 3 Pedagogia & Comunicação é professor de física e mestrando em ensino de física pela USP.

Bibliografia

  • SOUZA, Okky de (coord.). "Um Olhar Sobre o Início de Tudo", Revista Veja, edição 2066, ano 41, nº 25, 25 de junho de 2008.
  • BEDIAGA, Ignácio. "LHC - o Colosso Criador e Esmagador de Matéria", Ciência Hoje - Revista de divulgação científica da SBPC, nº 247, SBPC (Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência), vol. 42, abril de 2008.
  • ABDALLA, Maria Cristina Batoni. O discreto charme das partículas elementares. São Paulo: Editora UNESP, 2006.

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