acelerador de partículas circular

O grande acelerador de hadrões (LHC – Large Hadron Collider) é o maior e mais complexo instrumento científico jamais construído e o mais potente acelerador de partículas do mundo. O acelerador pertence ao Centro Europeu de Investigação Nuclear (CERN – European Organization for Nuclear Research) e representa o culminar de 20 anos de trabalho desenvolvido por centenas de físicos, engenheiros e muitos outros profissionais de 80 países. Encontra-se 100 metros abaixo do solo e atravessa o território francês e suíço, estando perto de Genebra.
O acelerador consiste num anel de 27 quilómetros e, no seu interior, dois feixes de partículas subatómicas, chamadas hadrões, movem-se a uma velocidade próxima da da luz carregados de energia, antes de colidirem um com o outro. Os feixes circulam em direções opostas, em tubos separados – dois tubos mantidos num vácuo extremo. Eles são conduzidos à volta do acelerador por um poderoso campo magnético, produzido por electromagnetos altamente condutores. Estes são construídos a partir de bobinas de um cabo elétrico especial que funcionam num estado de supercondução, transportando eficientemente a eletricidade, sem que haja resistência ou perda de energia. Para que isto aconteça, é necessário um arrefecimento dos magnetos até à temperatura de -271 ºc. Por isso, uma grande parte do acelerador está ligada a um sistema de distribuição de hélio líquido (que arrefece os magnetos), assim como a outros sistemas de alimentação.
O acelerador é controlado a partir do centro de controlo do CERN, sendo a partir daqui que se fazem colidir os dois feixes de partículas dentro do LHC. Milhares de magnetos (cerca de 9300) de diferentes tipos e tamanhos são usados para direcionar os feixes à volta do acelerador. Imediatamente antes da colisão, um outro tipo de magneto é usado para juntar e apertar o mais possível as partículas e, assim, aumentar as hipóteses de colisão, uma vez que as partículas são mínimas. Ao atingir a potência máxima, acontecem cerca de 600 milhões de colisões por segundo e sempre que os dois feixes colidem geram temperaturas 100 000 vezes mais quentes do que o núcleo do Sol.
O acelerador de partículas foi construído com o objetivo de ajudar os cientistas a encontrarem respostas para perguntas que ainda persistem no domínio da física das partículas. Nas últimas décadas, foi já possível descrever as partículas fundamentais que constituem o Universo, assim como as interações entre elas. Mas ainda há muitos factos que permanecem inexplicáveis e espera-se que o acelerador possa ajudar a responder a perguntas como: o que é a massa (qual a sua origem e por que motivo há partículas que não têm massa); de que é feito 96% do Universo (4% do Universo é composto por partículas comuns e supõe-se que 96% sejam feitos de matéria negra); porque já não há antimatéria (com o Big Bang foram produzidas quantidades idênticas de matéria e antimatéria que, ao se encontrarem, se anularam e produziram energia; terá restado uma pequena porção de matéria para formar o Universo, mas não resta antimatéria); como era a matéria no primeiro segundo de vida do Universo (tentar-se-á recriar os primeiros segundos após o Big Bang); existem dimensões do espaço desconhecidas (ao atingir níveis máximos de energia, tentar-se-á detetar dimensões escondidas).
O mês de setembro de 2008 foi histórico para a comunidade científica, uma vez que marcou o início do funcionamento do acelerador de partículas. No dia 10 de setembro, foi colocado a circular o primeiro feixe de hadrões no LHC e, no dia 11, o segundo feixe, no sentido contrário aos ponteiros do relógio. No dia 19 do mesmo mês, foram detetados problemas técnicos que obrigaram a algumas reparações. O problema foi causado por uma ligação elétrica defeituosa entre dois dos magnetos do acelerador. Isto causou problemas mecânicos e fuga de hélio de um magneto para o túnel. Como consequência, 53 magnetos foram removidos para limpeza ou reparação. Prevê-se que os magnetos sejam todos reinstalados até final de março de 2009 e que o LHC esteja pronto para novos ensaios em junho de 2009.