Física: Grande Colisor de Hádrons volta ao trabalho para confirmar teorias

Físicos de todo o mundo estão se preparando para outra temporada de trabalho no Grande Colisor de Hádrons (Large Hadron Collider – LHC). Os dados já recolhidos pelo LHC confirmaram décadas de trabalho de aceleradores de baixa potência, e até mesmo indicam o que podem ser os primeiros sinais de matéria escura.

Apesar de seu início não muito glorioso (sua estréia em 2009 foi marcada por protestos públicos desinformados sobre a possibilidade de que ele poderia criar “micro-buracos negros” – inofensivos – e “probleminhas” dispendiosos que adiaram sua execução por cerca de um ano), em 2010 o reator funcionou, completando com sucesso colisões de feixe de prótons com uma energia de 7 TeV – um novo recorde mundial.

No fim dessa semana, o colisor voltou online. Pesquisadores dispararam feixes de prótons de 3,5 TeV em torno de 27 km sob a fronteira franco-suíça. Novas colisões de feixes de prótons podem recomeçar dentro de uma semana.

Na agenda do LHC, um dos objetivos é definitivamente identificar a matéria escura, e talvez a energia escura. Para isso, os cientistas devem, essencialmente, detectar o invisível: partículas que não emitem nem respondem à luz.

Os pesquisadores acreditam que as partículas de matéria escura são compostas de um higgsino, a s-partícula do bóson de Higgs, e dois gauginos, s-partículas dos campos de gauge.

Os campos de gauge produzem partículas que governam as interações em nosso universo, incluindo o fóton, que é responsável por fenômenos eletromagnéticos (e que nos permite ver o mundo como nós o conhecemos), os glúons, responsáveis pela grande força atômica, e os bósons W e Z, responsáveis por uma fraca força nuclear atômica.

O bóson de Higgs, a lendária “partícula de Deus”, está também na lista de “a detectar” do ano. O Modelo Padrão da física de partículas ainda tem que explicar muita coisa. Se o bóson de Higgs realmente existe e é um componente dos bósons W e Z (responsáveis pela força fraca), os físicos afirmam que deve ser detectável em velocidades de colisão de 1.4 TeV.

O LHC deve ser capaz de detectar a partícula, embora possa levar algum tempo. De acordo com os melhores físicos, se o bóson de Higgs não for detectado pelo colisor até o final de 2012, é porque não existe.

Isso significaria que a maior parte do Modelo Padrão da física de partículas está furada. Se este for o caso, os físicos terão um trabalhão: eles sabem que um grande número de partículas existe, mas se o modelo padrão estiver errado, terão que criar novas teorias para categorizar e explicar a existência dessas partículas.

Ainda assim, os pesquisadores reconhecem que a detecção do bóson de Higgs não é de modo algum uma coisa certa. De qualquer modo, o Modelo Padrão deve estar errado em algum nível. Provavelmente existe algo além disso.

E, enquanto não encontrar o bóson de Higgs seria fundamentalmente importante para a física, e fascinante para os teóricos, pode significar um desastre de relações públicas para o LHC, “o colisor que não encontrou nada”.

Independentemente dos mistérios a resolver, o LHC já anunciou conquistas, como a criação da matéria mais quente e mais densa da Terra. Apelidada de sopa de quarks (oficialmente conhecida como plasma de quark-glúons ou PQG), ela é uma forma exótica de matéria criada pelo bombardeamento de íons de chumbo com feixes de prótons.

A temperaturas mais quentes, a sopa de quarks permaneceu um líquido perfeito, fluindo sem resistência e completamente opaco. Tais propriedades correspondem às previstas por uma variante particular da teoria das supercordas.

A teoria das cordas prevê 11 dimensões, incluindo as familiares três dimensões do espaço e a quarta dimensão, o tempo. De acordo com a maioria dos modelos da teoria das cordas, as cordas são o que compõem a matéria, tecem redes complexas e dão origem a tudo o mais no universo.

Físicos tradicionais têm atacado a teoria das cordas como sendo demasiado hipotética e não verificável em suas previsões vagas. O fato de que o LHC verificou uma das conclusões é notável. Foi surpreendente que os teóricos puderam fazer uma previsão que coincide com o que foi medido.

Até 2012, o LHC se dedicará à teoria das cordas, à matéria escura, e aos bósons Higgs. O reator vai completar dois anos de trabalho, e será fechado para reparos. Esses reparos permitirão que o colisor funcione a 7 TeV por feixe (a intenção original de energia), para tornar certos tipos de partículas mais fáceis de detectar. Também deve permitir a criação de partículas ainda mais quentes, confirmando ou negando várias teorias da física.