O Large Hadron Collider (LHC) está recebendo um grande impulso em seu desempenho. Infelizmente, para os fãs da física inovadora, a coisa toda deve ser interrompida por dois anos enquanto o trabalho é feito. Mas, quando voltar a funcionar, seus recursos aprimorados o tornarão ainda mais poderoso.
A essência do Large Hadron Collider é acelerar as partículas e depois direcioná-las para colidirem umas com as outras nas câmaras. Câmeras e detectores são treinados nessas colisões, e os resultados são monitorados em mínimos detalhes. É tudo sobre descobrir novas partículas e novas reações entre as partículas e observar como as partículas se decompõem.
Esse desligamento é chamado de desligamento longo 2 (LS2.) O primeiro desligamento foi o LS1 e ocorreu entre 2013 e 2015. Durante o LS1, a potência do colisor foi aprimorada, assim como suas capacidades de detecção. O mesmo acontecerá durante o LS2, quando os engenheiros reforçarão e atualizarão todo o complexo do acelerador e os detectores. O trabalho está em preparação para a próxima execução do LHC, que começará em 2021. É também para se preparar para o projeto chamado Projeto LHC de alta luminosidade (HL-LHC), que começa em 2025.
A execução de experimentos realizados entre o LS1 e o LS2 é chamada de segunda execução e foi de 2015 a 2018. Essa execução produziu alguns resultados impressionantes e uma tonelada de dados ainda a serem trabalhados. Segundo o CERN, a segunda execução produziu 16 milhões de bilhões de colisões próton-próton a uma energia de 13 TeV (tera-elétron-volts) e grandes conjuntos de dados para colisões de chumbo-chumbo a uma energia de 5,02 TeV. Isso significa que há o equivalente a 1.000 anos de streaming de vídeo 24/7 armazenado no arquivo de dados do CERN.
“A segunda corrida do LHC foi impressionante ...” - Frédérick Bordry, diretor de aceleradores e tecnologia do CERN.
O enorme cache de dados das experiências durante a segunda execução do LHC diminui os dados da primeira execução, e é tudo porque o nível de energia do colisor quase dobrou para 13 TeV. Fica cada vez mais difícil aumentar o nível de energia de um colisor e, neste segundo desligamento, a energia aumenta de 13 TeV para 14 TeV.
“A segunda execução do LHC foi impressionante, pois conseguimos entregar muito além de nossos objetivos e expectativas, produzindo cinco vezes mais dados do que durante a primeira, com a energia sem precedentes de 13 TeV”, disse Frédérick Bordry, diretor de aceleradores do CERN e Tecnologia. "Com este segundo desligamento prolongado a partir de agora, prepararemos a máquina para ainda mais colisões com a energia projetada de 14 TeV."
Por todas as medidas, o LHC tem sido um sucesso. Por várias décadas, a existência do bóson de Higgs e do campo de Higgs foi a questão central da física. Mas a tecnologia e a engenharia necessárias para construir um colisor poderoso o suficiente para descobrir que ele simplesmente não estava disponível. A construção do LHC tornou possível a descoberta do bóson de Higgs em 2012.
“O bóson de Higgs é uma partícula especial ...” - Fabiola Gianotti, diretora geral do CERN.
"Além de muitos outros belos resultados, nos últimos anos os experimentos do LHC fizeram um tremendo progresso no entendimento das propriedades do bóson de Higgs", acrescenta Fabiola Gianotti, diretora geral do CERN. “O bóson de Higgs é uma partícula especial, muito diferente das outras partículas elementares observadas até agora; suas propriedades podem nos dar indicações úteis sobre a física além do modelo padrão. ”
A descoberta do bóson de Higgs, teorizado há muito tempo, é a principal conquista do LHC, mas não é a única. Muitas partes do Modelo Padrão de Física eram difíceis de testar antes da construção do LHC. Centenas de artigos científicos foram publicados sobre os resultados do LHC, e algumas novas partículas foram descobertas, incluindo os pentaquarks exóticos e uma nova partícula com dois quarks pesados, denominada “Xicc ++”.
Após as atualizações no LS2, a terceira execução começará. Um dos projetos na terceira execução é o projeto LHC de alta luminosidade (HL-LHC). A luminosidade é uma das duas principais considerações em colisores. A primeira é a voltagem, que está sendo aprimorada de 13 TeV para 14 TeV durante o LS2. O outro é luminosidade.
Luminosidade significa um número aumentado de colisões e, portanto, mais dados. Como muitas das coisas que os físicos querem observar são muito raras, um número maior de colisões aumenta as chances de vê-las. Durante 2017, o LHC produziu cerca de três milhões de bósons de Higgs por ano, enquanto o LHC de alta luminosidade produzirá pelo menos 15 milhões de bósons de Higgs por ano. Isso é importante porque, embora tenha sido uma grande conquista detectar o bóson de Higgs, ainda há muitos físicos que não sabem sobre a partícula ilusória. Ao quintuplicar o número de bósons de Higgs produzidos, os físicos aprenderão muito.
"A rica colheita da segunda execução permite que os pesquisadores procurem processos muito raros." - Eckhard Elsen, diretor de pesquisa e computação do CERN.
Todos os dados armazenados no CERN a partir da segunda execução do LHC significarão que os físicos permanecerão ocupados durante o LS2. Pode haver coisas escondidas nessa coleção maciça de dados que ninguém viu ainda. Não haverá descanso para o exército ansioso de físicos de partículas da humanidade.
"A rica colheita da segunda execução permite que os pesquisadores procurem processos muito raros", disse Eckhard Elsen, diretor de pesquisa e computação do CERN. "Eles estarão ocupados durante o desligamento examinando a enorme amostra de dados para possíveis assinaturas de nova física que não tiveram a chance de emergir da contribuição dominante dos processos do Modelo Padrão. Isso nos guiará ao HL-LHC quando a amostra de dados aumentar em mais uma ordem de magnitude. ”
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- Página do CERN na Web: LHC de alta luminosidade
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- Artigo: Higgs boson
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