“Dentro de dois anos esperamos encontrar o bóson de Higgs”

Cristina G. Pedraz/DICYT Desde o início do experimento do Grande Colisor de Hádrons (LHC, em inglês), uma equipe de cientistas espanhóis do grupo de Física de Partículas do Ciemat (Centro de Pesquisas Energéticas, Ambientais e Tecnológicas) trabalha no detector CMS, um dos mais importantes. Jesús Puerta Pelayo, um dos membros do grupo, explicou em Valladolid aspectos como a motivação científica para a construção do colisor, os conhecimentos atuais, os objetivos a enfrentar na física de partículas, bem como os resultados obtidos até hoje no LHC e aqueles esperados para o futuro. Em declarações a DiCYT afirmou que, dentro de dois anos, espera-se encontrar o bóson de Higgs, uma partícula elementar hipotética cuja existência está prevista no modelo padrão da física de partículas, mas que até o momento não foi observada.

“O modelo teórico que possuímos nos diz como são as partículas, que massas possuem, como se comportam ou as interações existentes entre elas. Mas há uma peça que falta, que está prevista na teoria mas que não encontramos até agora e que seria a encarregada de proporcionar massa ao resto”, detalha o pesquisador, que recorda que todas as partículas têm uma determinada massa, mas o mecanismo através do qual a adquirem está regulado pelo campo que gera o bóson de Higgs.

O Grande Colisor de Hádrons foi construído a 100 metros de profundidade nas instalações do Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN), na fronteira entre a Suíça e a França. Trata-se do maior acelerador de partículas do mundo, de 27 quilômetros de circunferência, e já está realizando colisões de partículas com a energia mais alta já conseguida. Espera-se que o LHC acelere prótons a velocidades próximas a da luz, com o objetivo de oferecer nova informação para a compreensão da natureza e origem do Universo e ajudar a desvelar os grandes enigmas ainda por resolver da física moderna. O grande acelerador poderá recriar, assim, as condições que tinha o Universo primitivo uma fração de segundo depois do Big Bang.

Como detalha Jesús Puerta, no experimento se empregam prótons colhidos de átomos de hidrogênio. “O núcleo do átomo de hidrogênio é um próton, de modo que arrancamos os elétrons, direcionando os prótons através de campos magnéticos, e construímos jatos dessas partículas. Damos-lhes pequenos empurrões para que adquiram cada vez mais energia e as mantemos dando voltas em um anel. Quando alcançam energia suficiente, chocamo-las e estudamos o produto destes choques”, explica. As colisões se produzem a uma energia muito alta, que só esteve presente no Universo alguns milissegundos depois do Big Bang.

Desde que no dia 30 de março obteve-se a energia mais alta já conseguida com o acelerador, o número de colisões está sendo aumentado. O fim, como sinaliza o pesquisador, é realizar colisões durante muitos anos e registrar toda a informação. “Os resultados até o momento são bastante satisfatórios porque estamos conseguindo reproduzir os resultados já obtidos com aceleradores precedentes, e esse era o objetivo nas primeiras fases de levantamento de dados”. A meta agora é distinguir as partículas que se pretende produzir, como o bóson de Higgs, uma tarefa complicada. Para tanto, “primeiramente devemos conhecer bem os detectores, reproduzir os processos que já sabemos que vão originar, estudar-los, calibrar-los, posicionar os detectores e, uma vez logrados tais objetivos, poderemos observar se existe alguma informação extra que não era esperada”.

Novos calorímetros

O grupo espanhol já trabalha em uma futura geração de aceleradores. Assim, é o único que aderiu à colaboração Calice, encarregada de realizar estudos de calorimetria para o futuro acelerador ILC (International Lineal Collider). “Os aceleradores sempre estão em pares, um é responsável por choques de partículas maiores, como o LHC (prótons), e outro complementar, que deve ser capaz de medir com mais precisão os resultados verificados pelo das partículas grandes”, assegura, já que as medidas obtidas com o LHC apontarão a um nível de energia ou outro mais interessante a ser estudado. “Sobre este nível teremos que construir uma máquina mais precisa, será mais um passo”, conclui.

A equipe de cientistas espanhóis encontra-se no grupo encarregado de construir um novo protótipo de calorímetro, a fim de comprovar se é viável e atinge as expectativas. Enquanto os calorímetros tradicionais (detectores que absorvem uma partícula e medem sua energia) são analógicos, o grupo propõe um sistema digital, capaz de medir a energia e também as trajetórias.