Estudo do grande colisor de hádrons

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1 Estudo do grande colisor de hádrons Felipe BERNARDO MARTINS 1 ; Mayler MARTINS 2 1 Estudante do Curso Técnico em Manutenção Automotiva. Instituto Federal Minas Gerais (IFMG) campus Bambuí. Rod. Bambuí/Medeiros km 5. CEP: Bambuí-MG. Bolsista de Iniciação Científica Junior (PIBICJr) IFMG. 2 Professor Orientador IFMG. RESUMO O grande colisor de hádrons (LHC, da sigla em inglês) é um acelerador de partículas construído na fronteira entre a França e a Suíça. Consumiu cerca de 6 bilhões de dólares para a sua construção e é considera a maior máquina já construída pela humanidade. O LHC é também considerado o maior experimento científico da história. O LHC tem como objetivo comprovar experimentalmente teorias da física de partículas e campos, além de estudar a física envolvida na criação do universo pelo processo conhecido como Big-bang. Um dos principais objetivos do LHC é procurar pela chamada partícula de Deus, o bóson de Higgs, que pela teoria é a partícula responsável pela existência da matéria como conhecemos hoje. Ele também procura novas dimensões previstas pela teoria das cordas, a fim de confirmar esta teoria. Várias notícias em jornais e noticiários têm chamado a atenção e intrigado à população. Uma delas é a possibilidade de criação de mini buracos negros que podem surgir, absorvendo e engolindo tudo a sua volta. No entanto, isto é impossível ou pouco provável, pois no LHC ocorrem colisões em ambiente controlado e os buracos negros que porventura aparecerem, desaparecerão em uma fração de segundo, sem causar nenhum dano. O LHC envolve mais de mil e quinhentos cientistas, desde sua criação até o seu funcionamento, processando dados gerados pelos seus seis detectores, monitorando o seu funcionamento, verificando seus setores etc. O grande colisor de hádrons está entre os mais importantes feitos da ciência e tecnologia nos últimos anos, e tem atraído grande atenção da mídia. Apesar das muitas informações oferecidas pela imprensa não especializada, esses temas continuam

2 incompreensíveis para a maioria da população. Desta forma, este projeto, pretende reunir as principais informações acerca dessa tecnologia e transmiti-las de forma simples e agradável a população, contribuindo, desta forma, para a divulgação da ciência e tecnologia. Palavras-chave: Bóson de Higgs, partículas elementares, acelerador de partículas. INTRODUÇÃO Comumente a imprensa traz matérias sobre tecnologias de fronteira e sobre as maiores descobertas da ciência. Nos últimos anos, um assunto que tem ocupado grande espaço nos cadernos de ciência e tecnologia dos principais jornais e revistas do país é o Grande Colisor de Hádrons (LHC). O LHC é um acelerador de partículas construído na fronteira entre a França e a Suíça e é considera a maior máquina já construída pela humanidade. O LHC é considerado o maior experimento científico da história. O LHC tem como objetivo comprovar experimentalmente teorias da física de partículas e campos, além de estudar a física envolvida na criação do universo pelo processo conhecido como Big-bang. Este projeto produzirá material bibliográfico com o objetivo de promover a divulgação científica. Serão abordados temas que se encontram na fronteira da ciência e tecnologia e que, no futuro, poderão ter profundas implicações na vida da população. Desta forma o projeto contribuirá para a desmistificação da ciência e tecnologia, além de despertar o interesse do público para o meio científico. MÉTODOS Este trabalho, de natureza de revisão bibliográfica, está sendo desenvolvido baseando-se em notícias veiculadas na mídia nos últimos anos. As principais fontes bibliográficas são revistas e materiais dispostos na internet, já que ainda existem poucos livros sobre o tema. O trabalho buscará a compreensão de questões como o objetivo do LHC, novas tecnologias desenvolvidas, investimento financeiro e de pessoal e envolvimento do Brasil com o projeto, além de abordar o funcionamento do mesmo.

3 DISCUSSÃO Através do modelo padrão, a ciência tenta explicar e definir as partículas fundamentais que constituem o universo. Uma dessas partículas é o Bóson de Higgs, que é a partícula elementar que permite a existência da matéria do universo. No entanto, não existe comprovação experimental da existência dessa partícula. Hádrons são partículas elementares maciças que têm em sua composição partículas elementares chamadas quarks, unidos pela força forte. Os Hádrons mais conhecidos são os prótons e nêutrons. Esses Hádrons podem ser unidos pela força eletromagnética, formando o núcleo atômico. No LHC, as colisões de prótons, um tipo de Hádron, acelerados a altas velocidades, próxima a velocidade da luz, libera uma energia muito grande que pode ser comparada à da explosão do começo do universo, ou seja, ao Big Bang. Após a colisão, o Hádron é quebrado em diversas partículas fundamentais, que podem ser detectadas através dos diversos detectores do LHC. Desta forma, o LHC pode recriar as condições existentes nos primeiros instantes do surgimento de universo, para que possa ser observado as condições do espaço neste dado momento e com isso verificar e provar a existência do Bóson de Higgs. O LHC provoca cerca de dez milhões de colisões de partículas por segundo. A comprovação da existência desta partícula é fundamental para a comprovação de importantes teorias da física de partículas. O LHC é um acelerador de partícula com diâmetro de vinte e sete quilômetros muito bem distribuídos num túnel de cem metros de profundidade. Ele é composto por centenas de imãs supercondutores que servirão para acelerar e direcionar os hádrons através de um campo eletromagnético criado pelos imãs supercondutores. O LHC é um acelerador do tipo Ciclontron, que utiliza um campo elétrico para acelerar as partículas e um campo magnético para direcioná-las. O LHC é um projeto que envolve dezenas de países e mais de mil e quinhentos cientistas com objetivos similares. O CERN, sigla em inglês para Organização Européia para Pesquisa Nuclear, criado em 1954, conta com um conjunto de aceleradores de partículas com a função de fornecer infra-estrutura para a pesquisa em física de alta energia. O LHC está localizado

4 no CERN, foi construído ao longo de quatorze anos, sendo que sua conclusão se deu em O CERN é o maior laboratório de física envolvendo estudos sobre partículas do mundo, sua participação na construção do LHC foi total pois além dele fornecer toda a matéria prima necessária, o LHC foi construído no seu complexo. No LHC, materiais supercondutores são usados para gerar um forte campo magnético que guiam os hádrons dentro do túnel de forma que eles viajem num caminho circular. Para exibir as propriedades supercondutora, os materiais são resfriados por hélio líquido a uma temperatura de -271ºC (2,15K), que pode ser considera uma das menores temperaturas do universo. O gasto com He líquido contribui para a elevação dos custos de manutenção do LHC. Após a colisão dos Hádrons, é necessário detectar as partículas geradas, para estudá-las. Um dos principais detectores do LHC é o ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS). É o maior detector, medindo quarenta e seis metros de comprimento, vinte e cinco metros de largura e vinte e cinco metros de altura. No centro do ATLAS existe um aparelho chamado Rastreador Interno que detecta e analisa o momento em que as partículas passam no interior do ATLAS. Em volta do rastreador interno há um calorímetro para medir a energia das partículas ao absorvê-las. Os cientistas podem estudar o percurso tomado pelas partículas e a sua energia e, a partir disso, descobrir sua identidade. Através do detector ATLAS, os cientistas poderão estudar um amplo campo da física incluindo a busca do bóson de Higgs e outras dimensões não provadas, previstas na teoria das cordas, além de estudar as partículas de anti-matéria. Além do Atlas, o LHC conta com diversos detectores, cada um construído especificamente para realizar a busca de um tipo de partícula. O LHC produz por ano quinze pentabytes, ou quinze milhões de gigabytes de dados, e estes serão processados por uma rede mundial de computadores que se estende por vários países. A rede de supercomputadores é divida em três escalões, sendo estes os seguintes: Escalão 0, o único escalão que fica dentro do CERN, que processa os dados iniciais que são gerados pelos detectores do LHC, e posteriormente distribuídos para os demais escalões. Escalão 1, composto por 12 centros em vários países do mundo. Este escalão recebe os dados do escalão 0 através de uma conexão de dez gigabytes por segundo, e processa-os com o objetivos de organizá-los e enviá-los ao escalão 2, que realizará o processamento final e obterá os resultados finais. O escalão 2

5 é composto na maioria por universidades espalhadas pelo mundo. O Brasil se destaca na prestação de serviços ao LHC, fazendo parte do escalão 2. As principais universidade brasileiras envolvidas com o processamento dos dados do LHC são a UFRJ e a UNESP. CONCLUSÕES O LHC tem contribuído bastante para área da Física de Partículas, provando teorias, e descobrindo novas partículas contribuindo assim para o desenvolvimento de conhecimentos sobre acontecimentos que até então não tinham comprovações experimentais. AGRADECIMENTOS O autor agradece a Instituição IFMG- Campus Bambuí pela concessão de bolsa para execução do projeto. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Disponível em < Acesso em 15 de maio de Disponível em < public.web.cern.ch/public/en/lhc/atlas-en.html>. Acesso em 02 de julho de Disponível em < Acesso em 27 de setembro de Disponível em < Acesso em 26 de agosto de Disponível em < Acesso em 08 de maio de 2010.