O princípio que embasa o LHC é bastante simples. Primeiro, você dispara dois feixes de partículas por dois percursos, um horário e um anti-horário. Os dois feixes são acelerados até perto da velocidade da luz. Depois, você dirige ambos os feixes um contra o outro e observa o que acontece.
O equipamento necessário para realizar esse objetivo é muito mais complexo. o LHC é apenas uma parte do complexo de aceleração de partículas mais amplo do CERN(em inglês). Antes que quaisquer prótons ou íons entrem no LHC, eles já passaram por uma série de etapas.
Vamos observar o que acontece na vida de um próton à medida que ele atravessa o processo do LHC. Primeiro, os cientistas precisam eliminar os elétrons dos átomos para produzir prótons. Em seguida, os prótons entram no LINAC 2, uma máquina que dispara feixes de prótons para um acelerador chamado PS Booster. Essas máquinas usam aparelhos conhecidos como cavidades de radiofreqüência para acelerar os prótons. As cavidades contêm um campo elétrico de radiofreqüência que acelera os feixes de prótons a velocidades ainda maiores. Ímãs gigantes produzem os campos magnéticos necessários para manter os feixes de prótons na rota. Em termos automobilísticos, pense nas cavidades de radiofreqüência como um acelerador e nos ímãs como o volante.
Assim que um feixe de prótons atinge o nível de energia requerido, o PS Booster o injeta em um novo acelerador chamado Síncotron de Superprótons (SPS). Os feixes continuam a ganhar velocidade. A essa altura, os feixes se dividiram em porções. Cada porção contém 1,1 x 1011 prótons e existem 2.808 porções por feixe [fonte: CERN (em inglês)]. O SPS injeta os feixes no LHC, um feixe viajando no sentido horário e outro no sentido anti-horário.
Dentro do LHC os feixes continuam acelerando. Isso leva aproximadamente 20 minutos. Na velocidade máxima os feixes fazem 11.245 viagens por segundo ao redor do LHC. Os dois feixes convergem para um dos seis detectores ao longo do LHC. Naquela posição, haverá 600 milhões de colisões por segundo [fonte: CERN (em inglês)].
Quando dois prótons colidem, dividem-se em partículas ainda menores. Isso inclui partículas subatômicas chamadas quarks e uma força que as mitiga chamada glúon. Os quarks são altamente instáveis e decaem em uma fração de segundo. Os detectores coletam informações acompanhando a rota das partículas subatômicas. Depois, eles enviam os dados a uma grade de sistemas de computador.
Nem todo próton colide com outro próton. Mesmo em uma máquina avançada como o LHC, é impossível dirigir feixes de partículas pequenas como os prótons de modo a garantir que cada partícula colida com outra. Os prótons que não colidem continuarão no feixe, até uma seção de contenção de feixes. Essas seções são capazes de absorver feixes se algo errado acontecer no interior do LHC (para aprender mais sobre a mecânica dos aceleradores de partículas, leia Como funcionam os aceleradores de partículas).
O LHC tem seis detectores posicionados ao longo de sua circunferência. O que esses detectores fazem e como trabalham? Descubra na próxima seção.
Fotos: De cima para baixo - Desenho mostrando um dos gráficos aguardados pela comunidade científica, o bóson de Higgs; Um modelo do grande colisor de hádrons no centro de visitantes do CERN, em Genebra. Créditos: CERN
0 comentários:
Postar um comentário