Dez anos! Dez anos desde o início das operações do Large Hadron Collider (LHC), uma das máquinas mais complexas já criadas. O LHC é o maior acelerador de partículas do mundo, enterrado a 100 metros sob o interior da França e da Suíça, com uma circunferência de 17 milhas.
Em 10 de setembro de 2008, prótons, o centro de um átomo de hidrogênio, foram circulados em torno do acelerador do LHC pela primeira vez. No entanto, a emoção foi curta porque em 22 de setembro ocorreu um incidente que mais de 50 dos mais de 6.000 ímãs do LHC - que são críticos para manter os prótons viajando em seu caminho circular. Os reparos levaram mais de um ano, mas em março de 2010 o LHC começou a colidir prótons. O LHC é a joia da coroa do CERN, o laboratório europeu de física de partículas que foi fundado após a Segunda Guerra Mundial, como uma maneira de reunir e reconstruir a ciência na Europa devastada pela guerra. Agora, cientistas de seis continentes e 100 países realizam experimentos lá.
Você pode estar se perguntando o que o LHC faz e por que é um grande negócio. Grandes perguntas. O LHC colide dois feixes de prótons juntos nas mais altas energias já alcançadas em um laboratório. Seis experimentos localizados em torno do estudo circular de 17 milhas dos resultados dessas colisões com detectores maciços construídos em cavernas subterrâneas. Isso é o que, mas por quê? O objetivo é entender a natureza dos blocos de construção mais básicos do universo e como eles interagem uns com os outros. Esta é a ciência fundamental no seu mais básico.
O LHC não se decepcionou. Uma das descobertas feitas com o LHC inclui o muito procurado bóson de Higgs, previsto em 1964 por cientistas que trabalham para combinar teorias de duas das forças fundamentais da natureza.
Eu trabalho em um dos seis experimentos do LHC - o experimento Compact Muon Solenoid projetado para descobrir o bóson de Higgs e procurar por sinais de partículas ou forças previamente desconhecidas. Minha instituição, Florida State University, juntou-se à colaboração Compact Muon Solenoid em 1994, quando eu era um jovem estudante de pós-graduação em outra escola trabalhando em um experimento diferente em um laboratório diferente. O planejamento para as datas LHC voltar a 1984. O LHC foi duro para construir e caro - 10 mil milhões de euros - e levou 24 anos para vir a ser concretizadas. Agora estamos comemorando 10 anos desde que o LHC começou a operar.
Descobertas do LHC
A descoberta mais significativa que vem do LHC até agora é a descoberta do bóson de Higgs em 4 de julho de 2012. O anúncio foi feito no CERN e cativou uma audiência mundial. Na verdade, minha esposa e eu assisti-lo via webcast na nossa TV de tela grande em nossa sala de estar. Desde o anúncio foi às 3 da manhã Na Flórida, fomos às panquecas no IHOP para comemorar depois.
O bóson de Higgs foi a última parte remanescente do que chamamos de modelo padrão da física de partículas. Esta teoria abrange todas as partículas fundamentais - 17 delas - e três das quatro forças através das quais elas interagem, embora a gravidade ainda não esteja incluída. O modelo padrão é uma teoria incrivelmente bem testada. Dois dos seis cientistas que desenvolveram a parte do modelo padrão que previu o bóson de Higgs ganharam o Prêmio Nobel em 2013.
Sempre me perguntam, por que continuamos a fazer experimentos, esmagando prótons, se já descobrimos o bóson de Higgs? Não terminamos? Bem, ainda há muito a ser entendido. Há várias perguntas que o modelo padrão não responde. Por exemplo, estudos de galáxias e outras estruturas de grande escala no universo indicam que há muito mais matéria lá fora do que observamos. Nós chamamos isso de matéria escura, já que não podemos vê-lo. A explicação mais comum até hoje é que a matéria escura é feita de uma partícula desconhecida. Os físicos esperam que o LHC possa produzir essa partícula misteriosa e estudá-la. Isso seria uma descoberta incrível.
Na semana passada, as colaborações ATLAS e Compact Muon Solenoid anunciou a primeira observação do decaimento do bóson de Higgs, ou quebrando, em quark bottom. O bóson de Higgs decai de muitas maneiras diferentes - algumas raras, outras comuns. O modelo padrão faz previsões sobre com que frequência cada tipo de decaimento acontece. Para testar completamente o modelo, precisamos ver todos os decaimentos previstos. Nossa observação recente está de acordo com o modelo padrão - outro sucesso.
Há lotes de outros enigmas do universo e podemos exigir novas teorias da física para explicar tais fenômenos - Tal como matéria / assimetria anti-matéria para explicar porque o universo tem mais matéria do que antimatéria, ou o problema da hierarquia Para entender por que a gravidade é muito mais fraca que as outras forças.
Mas para mim, a busca de dados nova, inexplicável é importante porque cada vez que pensamos que os físicos têm tudo planejado, a natureza fornece uma surpresa que leva a uma compreensão mais profunda do nosso mundo.
O LHC continua a testar o modelo padrão de física de partículas. Os cientistas adoram quando a teoria corresponde aos dados. Mas geralmente aprendemos mais quando eles não. Isso significa que não entendemos completamente o que está acontecendo. E isso, para muitos de nós, é o objetivo futuro do LHC: descobrir evidências de algo que não entendemos. Existem milhares de teorias que prevêem novas físicas que não observamos. Que estão certos? Precisamos de uma descoberta para aprender se alguma estiver correta.
O CERN planeja continuar as operações do LHC por um longo tempo. Estamos planejando atualizações para o acelerador e os detectores para permitir que ele seja executado através de 2035. Não está claro quem vai se aposentar em primeiro lugar, eu ou o LHC. Dez anos atrás, esperávamos ansiosamente os primeiros feixes de prótons. Agora estamos ocupados estudando uma grande quantidade de dados e esperamos por uma surpresa que nos leve a um novo caminho. Aqui está a ansiar pelos próximos 20 anos.
Fonte: Fórum Econômico Mundial
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