Yurii Mongol
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Dez anos atrás, o maior instrumento científico do mundo foi ligado e o início de uma dinastia de pesquisa começou.
Em 10 de setembro de 2008, um feixe de prótons foi disparado pela primeira vez ao redor de todo o anel de 27 quilômetros de comprimento do Grande Colisor de Hádrons (LHC) - o maior e mais poderoso destruidor de átomos já construído. Localizado no laboratório CERN, nos arredores de Genebra, na Suíça, o LHC foi construído para esmagar feixes de prótons altamente energéticos próximos à velocidade da luz. O objetivo declarado era criar e descobrir o bóson de Higgs, a última peça que faltava no Modelo Padrão, nossa melhor teoria para o comportamento da matéria subatômica. Mas o objetivo era maior do que isso. O que realmente queríamos fazer era descobrir algo completamente inesperado - tão grande e tão novo que significaria que teríamos que reescrever os livros didáticos.
E o LHC não ligou silenciosamente. Nas semanas e meses anteriores, a imprensa estava lotada de histórias de medo de que o LHC fizesse um buraco negro que destruiria a Terra. A mídia fez um bom trabalho dissipando as afirmações sinistras, mas a história era simplesmente boa demais para não ser impressa, mesmo entre os meios de comunicação impressos, online e de transmissão mais responsáveis.
O laboratório do CERN onde o LHC está instalado decidiu convidar a imprensa para ver a viga inaugural do LHC. O frenesi do buraco negro garantiu que a mídia aparecesse em grande estilo. BBC, CNN, Reuters e muitas dezenas de meios de comunicação internacionais estiveram lá para as festividades. Deixando os buracos negros de lado, foi uma escolha perigosa do ponto de vista de relações públicas: aceleradores novinhos em folha são bestas enjoadas, e o LHC era especialmente assim. Ele consiste em milhares de ímãs e dezenas de milhares de fontes de alimentação, componentes eletrônicos de monitoramento e muito mais. O menor contratempo poderia ter atrasado, por dias ou semanas, a primeira circulação bem-sucedida do feixe. [Fotos: O maior Atom Smasher do mundo (LHC)
Houve alguns momentos tensos naquela manhã. As primeiras tentativas falharam devido a algumas fontes de alimentação rebeldes. No entanto, pouco antes das 10h30, horário local, os operadores do acelerador direcionaram com sucesso um feixe de prótons de intensidade muito baixa por todo o complexo. Como o LHC é essencialmente dois aceleradores - para acomodar feixes que vão em direções opostas - a próxima etapa foi guiar um feixe através do segundo conjunto de tubos de feixe. Isso aconteceu logo após o primeiro sucesso. A mídia mundial anunciou a realização técnica literalmente conforme acontecia. A física de partículas raramente obtém esse tipo de exposição na mídia.
Apesar do entusiasmo mundial, o que foi realizado naquele dia foi relativamente modesto. Feixes de baixa energia e baixa intensidade dos aceleradores alimentadores foram injetados no LHC. Os feixes giraram em torno do anel algumas vezes, em baixa energia, ou seja, a energia mais baixa para a qual o LHC foi projetado. A forma como o LHC funciona é que aceita um feixe de partículas de aceleradores menores e então acelera o feixe a uma energia 15 vezes maior do que a que recebe. Nesta primeira tentativa, nunca houve qualquer intenção de acelerar o feixe. Apenas dar a volta no anel com sucesso foi o suficiente.
Além disso, a intensidade das vigas era inferior a um décimo milionésimo da intensidade do projeto. Em feixes de partículas, a intensidade é semelhante ao brilho quando se fala em luz. Os feixes podem se tornar mais intensos adicionando mais prótons ou focalizando o feixe em um tamanho menor. Naquele dia, focar ainda era uma meta futura e apenas alguns prótons foram colocados no acelerador. E, inicialmente, o momento da eletrônica do acelerador real não estava certo. Então, havia claramente um caminho a percorrer.
Mas não importa. Foi emocionante e certamente um importante trampolim no caminho para as operações plenas. As rolhas foram estouradas. Champanhe estava bêbado. As costas foram esbofeteadas e as fotos foram tiradas. Foi um bom dia.
Eu não estava no CERN para o primeiro feixe. Afinal, meu interesse no programa do LHC é usá-lo para destruir partículas de alta energia, e todos sabiam que nenhuma colisão ocorreria então. Em vez disso, eu estava no Fermilab, o principal laboratório de aceleradores de partículas da América e a instituição de pesquisa de maior impacto para trabalhar na análise de dados do LHC, além do próprio CERN. Os dois laboratórios têm uma relação de irmãos e torcemos um pelo outro quando um obstáculo técnico é superado. No Fermilab, decidimos oferecer uma festa do pijama para os cientistas e a comunidade local na noite de 10 de setembro. Foi extraordinário. Centenas de pessoas locais compareceram às 2h00 e esperaram pelo sucesso da circulação do feixe às 4h30, horário local. Andei por aí, falando com o público, repórteres que não conseguiam convencer seus editores a mandá-los para a Europa e outros cientistas. Os aplausos da multidão foram altos o suficiente para que eu gosto de pensar que eles poderiam ouvi-los no CERN, 4.400 milhas a leste.
Claro, os sucessos da manhã de 10 de setembro de 2008 foram muito importantes, mas foram apenas um passo em direção ao resultado desejado, que era o comissionamento do acelerador de partículas mais poderoso do planeta. Para fazer isso, os 1.232 ímãs gigantes que cercam o LHC precisaram ser testados e testados com corrente elétrica total. Então, a equipe do acelerador do CERN voltou sua atenção para terminar isso. E foi aí que as coisas deram errado. Em 22 de setembro, os operadores estavam sacudindo o último conjunto de ímãs, quando uma junta de solda com defeito causou o superaquecimento de um barramento de cobre, derretendo, em seguida, arqueando e perfurando a garrafa térmica que continha o hélio líquido que permitia o ímãs para suportar os dez mil amperes de corrente que tornaram possíveis os poderosos campos magnéticos. [Galeria: Pesquise o bóson de Higgs no LHC]
Com esse furo, o hélio foi liberado em alta pressão ... formando um jato suficientemente forte para empurrar um ímã de 35 toneladas para o lado em 18 polegadas e puxar os suportes de montagem do concreto sólido. O hélio estava a menos 450 Fahrenheit e resfriou o túnel do LHC por uma milha em torno dos danos. Reparar os danos e adicionar equipamentos de proteção contra falhas levou mais de um ano.
Foi em 27 de fevereiro de 2010 que a equipe do acelerador do LHC estava pronta para tentar novamente. E, ao longo de cerca de uma hora e um quarto, eles repetiram o exercício, novamente circulando feixes em direções opostas. Desta vez, o esforço foi tentado sem primeiro notificar a mídia. E foi em 19 de março que a equipe finalmente acelerou o feixe para uma energia 3,5 vezes maior do que o acelerador recorde mundial anterior, o Fermilab Tevatron. Acontece que eu estava no CERN naquele dia, e a conquista foi conquistada nas primeiras horas do amanhecer. Assisti aos monitores com os colegas e, quando foi declarada luz estável, o champanhe, tapas nas costas e gritos voltaram, desta vez sem câmeras de televisão..
Desde aquele dia, o LHC tem sido simplesmente um fenômeno científico ... emitindo feixes extraordinários para quatro detectores dispostos ao redor do anel. A produção científica até o momento tem sido prodigiosa, com os dois maiores experimentos cada um publicando mais de 800 artigos, e todo o programa de pesquisa publicando mais de 2.000.
A descoberta de maior impacto na última década foi o bóson de Higgs, a última peça que faltava no Modelo Padrão da física de partículas. Foi anunciado em 4 de julho de 2012, novamente para uma audiência mundial, com cobertura em mais de mil estações de televisão para um bilhão de telespectadores. Mais uma vez, o mundo compartilhou a emoção da descoberta. [6 Implicações de encontrar uma partícula do bóson de Higgs]
E o futuro do LHC é realmente brilhante. Embora já tenhamos operado a instalação com sucesso por uma década, a intenção é continuar usando o acelerador para fazer descobertas. Atualmente, o plano é dar continuidade às operações por pelo menos duas décadas. Na verdade, no final de 2018, estima-se que os experimentos no LHC terão coletado apenas 3 por cento dos dados que serão registrados durante a vida útil da instalação. No final de 2018, o LHC interromperá as operações por dois anos para reformas e atualizações. Na primavera de 2021, ele retomará as operações com detectores muito aprimorados. Não é possível saber quais verdades científicas vamos descobrir usando o LHC. Essa é a questão de fazer ciência ... se soubéssemos o que descobriríamos, não seria chamado de pesquisa. Mas o LHC é, sem dúvida, uma joia intelectual e tecnológica - uma conquista com a qual os pesquisadores de outrora só podiam sonhar. O LHC pode sondar as menores escalas de distância, as energias mais altas e recriar as últimas condições comuns no universo apenas um décimo de um trilionésimo de segundo após o Big Bang. É um instrumento de exploração e descoberta. E estamos apenas começando. Vai ser glorioso.
Feliz Aniversário, LHC.
Don Lincoln é pesquisador de física do Fermilab. Ele é o autor de "The Large Hadron Collider: The Extraordinary Story of the Higgs Boson and Other Stuff That Will Blow Your Mind" (Johns Hopkins University Press, 2014) e produz uma série de vídeos de educação científica. Siga-o no Facebook. As opiniões expressas neste comentário são dele.
Don Lincoln contribuiu com este artigo para o Live Science's Expert Voices: Op-Ed & Insights.