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O Grande Colisor de Hádrons - o acelerador de partículas mais poderoso do mundo -

Em 10 de setembro de 2008, cientistas da Organização Européia para Pesquisa Nuclear (CERN), em Genebra, executaram a primeira operação de teste do que havia sido descrito como a maior máquina e o experimento científico mais ambicioso já construído - o Grande Colisor de Hádrons (LHC ) Para o teste, os cientistas guiaram com sucesso feixes de partículas subatômicas ao redor de uma estrutura semelhante a um anel que tinha cerca de 27 km (17 mi) de circunferência e formava o coração do colisor. A estrutura estava localizada em um túnel circular subterrâneo que o CERN construiu originalmente para um acelerador de partículas anterior, denominado Large Electron-Positron Collider (1989-2000). O túnel ficava abaixo da fronteira franco-suíça perto de Genebra, a uma profundidade de 50–175 m (165–575 pés).

O LHC foi projetado para enviar dois feixes de hádrons (prótons e outras partículas compostas de quarks) em direções opostas ao redor da estrutura em forma de anel. Inicialmente, seriam usados ​​prótons (núcleos de hidrogênio), mas depois foram planejados experimentos com íons pesados, como núcleos de chumbo, que consistem em prótons e nêutrons. Dentro do LHC, as partículas viajavam em canais evacuados para um vácuo maior do que o do espaço profundo e resfriadas a dois graus do zero absoluto. Durante a operação em escala real, as partículas seriam aceleradas a velocidades de um milionésimo de um por cento da velocidade da luz. Em quatro pontos do túnel, os caminhos das partículas se cruzaram de modo que algumas das partículas se chocariam umas com as outras e produziriam um grande número de novas partículas.Imãs enormes pesando dezenas de milhares de toneladas e bancos de detectores coletariam e registrariam as partículas produzidas em cada ponto de colisão. Com a potência máxima, as colisões entre prótons ocorreriam a uma energia combinada de até 14 trilhões de elétron-volts - cerca de sete vezes maior do que a obtida anteriormente por qualquer outro acelerador de partículas.

O projeto do LHC levou um quarto de século para ser realizado. O planejamento começou em 1984 e, em 1994, o corpo diretivo do CERN deu o sinal verde final para o projeto. Muitos milhares de cientistas e engenheiros de dezenas de países estiveram envolvidos no projeto, planejamento e construção do LHC, e o custo de sua construção foi de mais de US $ 5 bilhões. A primeira operação em escala real do LHC havia sido programada para o final de 2008, mas foi adiada para investigar e reparar um vazamento que se desenvolveu no sistema de resfriamento de hélio do colisor por causa de um defeito elétrico.

Um dos objetivos do projeto do LHC era entender a estrutura fundamental da matéria, recriando as condições extremas que, de acordo com a teoria do big bang, ocorriam nos primeiros momentos do universo. (A alta energia envolvida levou alguns críticos a argumentar que o LHC poderia criar um pequeno buraco negro que poderia destruir a Terra, mas análises de segurança por cientistas refutaram tais preocupações e concluíram que o colisor não produziria nada que já não tivesse sido produzido por colisões de raios cósmicos de alta energia na atmosfera.) Por décadas, os físicos usaram o chamado modelo padrão para descrever as partículas fundamentais que constituem a matéria. O modelo funcionou bem, mas tinha pontos fracos. Em primeiro lugar, e mais importante, não explica por que algumas partículas têm massa.Na década de 1960, o físico britânico Peter Higgs postulou um tipo de partícula que interage com outras partículas para fornecer sua massa. Partículas de Higgs nunca foram observadas, mas esperava-se que pudessem ser produzidas nas colisões de altíssima energia do LHC. Em segundo lugar, o modelo padrão exigia algumas suposições arbitrárias, que alguns físicos sugeriram que poderiam ser resolvidas postulando uma nova classe de partículas supersimétricas - essas partículas também poderiam ser produzidas pelas colisões no LHC. Finalmente, o exame das assimetrias entre as partículas e suas antipartículas pode fornecer uma pista para outro mistério: o desequilíbrio entre matéria e antimatéria no universo.mas esperava-se que eles pudessem ser produzidos nas colisões de altíssima energia do LHC. Em segundo lugar, o modelo padrão exigia algumas suposições arbitrárias, que alguns físicos sugeriram que poderiam ser resolvidas postulando uma nova classe de partículas supersimétricas - essas partículas também poderiam ser produzidas pelas colisões no LHC. Finalmente, o exame das assimetrias entre as partículas e suas antipartículas pode fornecer uma pista para outro mistério: o desequilíbrio entre matéria e antimatéria no universo.mas esperava-se que eles pudessem ser produzidos nas colisões de altíssima energia do LHC. Em segundo lugar, o modelo padrão exigia algumas suposições arbitrárias, que alguns físicos sugeriram que poderiam ser resolvidas postulando uma nova classe de partículas supersimétricas - essas partículas também poderiam ser produzidas pelas colisões no LHC. Finalmente, o exame das assimetrias entre as partículas e suas antipartículas pode fornecer uma pista para outro mistério: o desequilíbrio entre matéria e antimatéria no universo.o exame das assimetrias entre as partículas e suas antipartículas pode fornecer uma pista para outro mistério: o desequilíbrio entre matéria e antimatéria no universo.o exame das assimetrias entre as partículas e suas antipartículas pode fornecer uma pista para outro mistério: o desequilíbrio entre matéria e antimatéria no universo.

Como acontece com todos os experimentos inovadores, os resultados mais interessantes podem ser inesperados. Na opinião do físico britânico Stephen Hawking, “Será muito mais emocionante se não encontrarmos o Higgs. Isso mostrará que algo está errado e precisamos pensar novamente. ”

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