O LHC

Por Mairon Machado (Publicado originalmente no blog Crônicas da Ciência)

O LHC é o maior acelerador de partículas e o maior experimento já construído pelo homem. Ele também é o que possui maior energia de centro de massa do mundo, na ordem de 14 TeV. Seu principal objetivo é obter dados sobre colisões de feixes de partículas, sejam prótons ou núcleos  de chumbo a energia. O experimento está construído em um túnel de 27 Km de circunferência a 175 metros de profundidade, onde antes localizava-se outro experimento, o LEP (Large Electron-Positron Collider), que operou entre os anos de 1989 e 2000, dentro do CERN, Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire , na divisa da Suíça com a França.

O LHC entrou em funcionamento no dia 10 de Setembro de 2008, sendo que a primeira colisão entre prótons ocorreu no dia 30 de março de 2010. Ele está preparado para atingir uma luminosidade muito alta para energias de colisões da ordem de 14 TeV, lembrando que 1 eV corresponde a 1 elétron-Volt, e equivale a 1.60217733 x 10^{-19} Joules.


Com esta energia e luminosidade espera-se observar o bóson de Higgs e assim confirmar o modelo padrão das partículas elementares. Porém, o LHC possui outros objetivos, como provar a existência de supersimetria, através de um experimento que irá estudar a massa e a fraca interação da gravidade com as partículas, chamado Compact Muon Solenoid (CMS). Os outros cinco principais experimentos participantes do LHC são:

ALICE (A Large Ion Collider Experiment) - destinado ao estudo do plasma de quarks e glúons através da colisão de íons pesados;

 

ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) - destinado a detecção do bóson de Higgs e partículas supersimétricas (SUSY), ambas previstas pela teoria mas ainda não encontradas experimentalmente;

 

LHCb (Large Hadron Collider beauty) - destinado para medir violação de supersimetria CP e decaimentos raros de mésons constituídos pelo quark bottom (beauty) ou anti-bottom;

LHCf (Large Hadron Collider forward) - destinado a estudar partículas produzidas nas colisões criadas dentro do LHC com um ângulo muito pequeno em relação ao local da colisão;

TOTEM (TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement) o - assim como LHCf, é destinado a estudar as partículas com um ângulo muito pequeno, que \'e uma parte inacessível pelas experiências anteriores, além de medir o tamanho dos prótons e calcular a luminosidade do LHC.

Os quatro primeiros experimentos (ATLAS, ALICE, LHCb e CMS) são os maiores e mais importantes dentro do LHC. Assim, este é o maior experimento da história da humanidade, tornando-se fundamental estudos que ajudem a desenvolver e verificar do ponto de vista teórico o que poderá ser visto nos experimentos citados.

Algumas características do LHC e suas equivalências com o dia-a-dia

Circunferência =  Distância entre as cidades de Porto-Alegre e Alvorada = 27 Km

Velocidade das partículas na colisão = 99,9999991 % da velocidade da luz

= 299,789,760 m/s 

Temperatura no momento da colisão = 1 milhão de vezes a temperatura do sol

= 10^{16} graus Celsius

Pressão no momento da colisão = 10 vezes menor que a da lua

= 10^{-13} atm   

    
Distância percorrida pelo feixe até a colisão = Ida e volta até Netuno

= 10 mil milhões de Km

Consumo elétrico =  O dobro de um AIRBUS A380 durante viagem

= 120 MW.