sexta-feira, 3 de julho de 2009

O maior acelerador de partículas do mundo

      O “Large Hadron Collider” [LHC] é um acelerador de partículas enorme e muito potente que começou a ser construído no começo dos anos 1990 por uma equipe de mais ou menos 7000 cientistas e engenheiros de um conjunto de 80 países denominado CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire em francês).

      O acelerador está situado na fronteira entre França e Suíça, está a 175 metros de profundidade e tem 27 quilômetros de comprimento. É formado por vários túneis grandes o bastante para que se possa passar um trem através deles, com cerca de 15 metros de altura e 20 metros de largura. Ele gerará (devido a altas correntes elétricas, ondas eletromagnéticas criadas pelas partículas em movimento, energia de colisão entre partículas, entre outras coisas) temperaturas 100,000 vezes maior que a do núcleo do sol. Hádrons (partículas como os prótons e os nêutrons, por exemplo) serão acelerados a cerca de 99,99999% da velocidade da luz.

      Um grupo de cientistas apresentou uma denúncia ao Tribunal Europeu de Direitos Humanos para que fosse adiado a inauguração do acelerador pois, segundo eles, as partículas aceleradas poderiam criar pequenos buracos negros capazes de implodir a nossa galáxia e todo o universo. A queixa foi assinada pelo professor alemão de bioquímica e da teoria do caos Otto Rossler, sobre o pretexto de que ainda não foram feitos exaustivos testes para saber se essa teoria é plausível.

      O objetivo desse acelerador é criar condições idênticas as que existiam no universo após menos de um segundo do Big Bang. Que utilidade teria um experimento desses para a ciência?

      Segundo a ciência, todo o nosso universo foi criado após um evento chamado de Big Bang. Antes desse evento toda a matéria que hoje está distribuída pelo cosmos estava concentrada em apenas um ponto, e muito rapidamente foi expandida. Durante os primeiros instantes do universo essa enorme concentração de matéria e energia evoluiu de um modo que gerou o nosso universo como o vemos (constituição sub-atômica, atômica, temporal e tudo mais). Toda a matéria que constitui o universo atual é conseqüência direta do big Bang e do que aconteceu momentos após. O estudo dos processos que ocorreram naqueles momentos poderiam explicar, entre outras coisas, o por quê do universo está cheio de partículas, por quê essas partículas têm as massas que têm e o por quê do universo ser formado de matéria e não de anti-matéria (partículas com as mesma massas, mas sinais opostos; por exemplo, um átomo com elétrons positivos e prótons negativos). A única maneira de obtermos respostas para essas e outras perguntas é reproduzir, de forma controlada e em menor escala, características idênticas as que existiam no Big Bang.

      Como funcionam os experimentos produzidos pelo LHC e outros aceleradores?

      Para reproduzir um pequeno evento semelhante ao Big Bang e alcançar as condições existentes poucos milésimos de segundos após o Big Bang é usado o LHC. No acelerador, existem dois prótons girando em órbitas opostas e concêntricas em uma velocidade próxima a da luz. Em certos pontos os dois prótons são desviados e se chocam um com o outro. Essas colisões geram uma quantidade muito grande de energia concentrada que dá lugar a formação de novas partículas. Muitas dessas partículas se desintegram em muitas outras partículas tudo isso em tempos de milionésimos de segundos. Ao redor desses pontos de colisão, existem vários detectores capazes de registrar todos esses eventos como se fosse uma câmera e depois gerar imagens da colisão. Entre milhões de fotos geradas, deve-se encontrar algumas poucas em que partículas, até então desconhecidas, foram geradas.

      Por que é necessário um acelerador tão grande já que a massa de prótons e outras partículas elementares é insignificante?

      Segundo a Teoria da Relatividade um objeto possui uma massa proporcional a velocidade do objeto em um determinado referencial e essa massa aumenta tão próximo a velocidade esteja da velocidade da luz, c. em outras palavras, quanto mais próximo uma partícula esteja da velocidade da luz, maior será sua massa e, portanto, mais e mais energia será necessária para aumentar a sua velocidade (se a massa de um objeto tende ao infinito, também a força gravitacional produzida será infinita, daí especularem essa teoria do buraco negro).

      Um gráfico mostrando como a massa m de um objeto depende da sua velocidade v é mostrado abaixo:

No gráfico, c é a velocidade da luz e γ é o valor de massa no referencial de laboratório.

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