O Grande Colisor de Hadron (LHC) é uma maravilha da física moderna das partículas que permitiu aos investigadores mergulharem nas profundezas da realidade. As suas origens remontam a 1977, quando Sir John Adams, o antigo director da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN), sugeriu a construção de um túnel subterrâneo que poderia acomodar um acelerador de partículas capaz de atingir energias extraordinariamente altas, de acordo com um artigo de história de 2015 do físico Thomas Schörner-Sadenius.
O projeto foi oficialmente aprovado vinte anos depois, em 1997, e a construção começou em um anel de 16,5 milhas (27 quilômetros) de comprimento que passou sob a fronteira franco-suíça capaz de acelerar partículas até 99,99% da velocidade da luz e esmagá-las juntas. Dentro do anel, 9.300 magnetos guiam pacotes de partículas carregadas em duas direções opostas a uma taxa de 11.245 vezes por segundo, finalmente reunindo-as para uma colisão frontal. A instalação é capaz de criar cerca de 600 milhões de colisões a cada segundo, expelindo quantidades incríveis de energia e, de vez em quando, uma partícula pesada exótica e nunca antes vista. O LHC opera com energias 6,5 vezes superiores às do anterior acelerador de partículas recordistas, o Tevatron desactivado do Fermilab nos EUA
O LHC custou um total de 8 mil milhões de dólares para construir, dos quais 531 milhões de dólares vieram dos Estados Unidos. Mais de 8.000 cientistas de 60 países diferentes colaboram em suas experiências. O acelerador ligou seus feixes pela primeira vez em 10 de setembro de 2008, colidindo partículas a apenas dez milhões de sua intensidade original.
Antes de começar a operar, alguns temiam que o novo destruidor de átomos destruísse a Terra, talvez criando um buraco negro que consumisse tudo. Mas qualquer físico respeitável afirmaria que tais preocupações são infundadas.
“O LHC é seguro, e qualquer sugestão de que ele possa apresentar um risco é pura ficção”, disse o diretor geral do CERN Robert Aymar ao LiveScience no passado.
Não quer dizer que a instalação não possa ser potencialmente prejudicial se usada indevidamente. Se você fosse espetar a mão no feixe, que concentra a energia de um porta-aviões em movimento até uma largura de menos de um milímetro, ele faria um buraco através dele e então a radiação no túnel o mataria.
Pesquisa inovadora
Nos últimos 10 anos, o LHC esmagou átomos juntos para suas duas principais experiências, ATLAS e CMS, que operam e analisam seus dados separadamente. Isto é para assegurar que nenhuma das duas colaborações está influenciando a outra e que cada uma delas fornece uma checagem em seu experimento irmão. Os instrumentos geraram mais de 2.000 artigos científicos sobre muitas áreas da física de partículas fundamentais.
Em 4 de julho de 2012, o mundo científico assistiu com fôlego suspenso enquanto os pesquisadores do LHC anunciavam a descoberta do bóson Higgs, a peça final do quebra-cabeça em uma teoria de cinco décadas chamada Modelo Padrão da Física. O Modelo Standard tenta explicar todas as partículas e forças conhecidas (excepto a gravidade) e as suas interacções. Em 1964, o físico britânico Peter Higgs escreveu um artigo sobre a partícula que agora leva seu nome, explicando como a massa surge no universo.
The Higgs é na verdade um campo que permeia todo o espaço e arrasta sobre cada partícula que se move através dele. Algumas partículas penetram mais lentamente no campo, e isto corresponde à sua maior massa. O bóson Higgs é uma manifestação deste campo, que os físicos vinham perseguindo há meio século. O LHC foi explicitamente construído para finalmente capturar esta pedreira evasiva. Eventualmente descobrindo que os Higgs tinham 125 vezes a massa de um próton, tanto Peter Higgs como o físico teórico belga François Englert receberam o Prémio Nobel em 2013 por terem previsto a sua existência.
Even com os Higgs na mão, os físicos não podem descansar porque o Modelo Standard ainda tem alguns buracos. Para um, ele não lida com a gravidade, que é coberta em sua maioria pelas teorias da relatividade de Einstein. Também não explica porque o Universo é feito de matéria e não de antimatéria, que deveria ter sido criado em quantidades aproximadamente iguais no início dos tempos. E é totalmente silenciosa sobre a matéria escura e a energia escura, que ainda não tinha sido descoberta quando foi criada pela primeira vez.
Antes de o LHC se ligar, muitos pesquisadores teriam dito que a próxima grande teoria é a conhecida como super-simetria, que acrescenta parceiros gêmeos semelhantes, mas muito mais maciços a todas as partículas conhecidas. Um ou mais desses parceiros pesados poderia ter sido um candidato perfeito para as partículas que compõem a matéria escura. E, a super-simetria começa a ter um controle sobre a gravidade, explicando porque ela é muito mais fraca do que as outras três forças fundamentais. Antes da descoberta de Higgs, alguns cientistas esperavam que o bóson acabasse sendo ligeiramente diferente do que o Modelo Padrão previu, sugerindo uma nova física.
Mas quando os Higgs apareceram, era incrivelmente normal, exatamente na faixa de massa onde o Modelo Padrão dizia que seria. Embora esta seja uma grande conquista para o Modelo Standard, ele deixou os físicos sem nenhuma boa pista para continuar. Alguns começaram a falar sobre as décadas perdidas perseguindo teorias que soavam bem no papel, mas pareciam não corresponder às observações reais. Muitos esperam que as próximas corridas do LHC ajudem a esclarecer alguma desta confusão.
O LHC foi encerrado em Dezembro de 2018 para passar por dois anos de actualizações e reparações. Quando voltar a funcionar, será capaz de esmagar átomos juntamente com um ligeiro aumento de energia, mas com o dobro do número de colisões por segundo. O que ele vai encontrar então é o palpite de qualquer um. Já se fala de um acelerador de partículas ainda mais potente para substituí-lo, situado na mesma área, mas com quatro vezes o tamanho do LHC. A enorme substituição pode levar 20 anos e 27 bilhões de dólares para ser construída.