Por mais insignificante que este cilindro de gás hidrogênio pareça, ele marca o início do maior e mais potente acelerador de partículas do mundo. Terminando no espetacular e grande Colisor de Hádrons (LHC) do CERN.
Os átomos de hidrogênio do cilindro são introduzidos com uma taxa de controle acurada dentro da câmara do acelerador linear, o LINAC 2 do CERN, onde seus elétrons são retirados para deixar apenas os núcleos de hidrogênio. Estes são os prótons, com carga positiva, que podem ser acelerados por um campo elétrico.
A jornada desses prótons para que eventualmente façam parte de colisões de ultra alta energia, similares aquelas que se seguiram ao Big-Bang pode começar agora. Esta aceleração inicial faz com que o linac 2 seja comparado ao primeiro estágio de um grande foguete. Quando este grupo de prótons sair do LINAC 2 eles estarão a um terço da velocidade da luz.
Ele está pronto para entrar no “Booster, o segundo estágio do foguete. Para maximizar a intensidade do feixe, o grupo é dividido em quatro, um para cada anel do “Booster”. A aceleração linear neste ponto é impraticável, por isso o Booster é circular, com 157 metros de circunferência.
Para acelerar os grupos, como eles circulam repetidamente, o campo elétrico passa a ser pulsante, da mesma forma que uma criança é empurrada num balanço cada vez que ela chega a um determinado ponto. Ímãs exercem uma força nos prótons que passam em ângulos retos a sua direção de movimento. Eletroímãs poderosos são usados para “dobrar os feixes em volta dos círculos. O “booster” acelera os prótons até 91 por cento da velocidade da luz e comprime-os para que fiquem mais próximos um do outro.
Recombinando os grupos dos quatro anéis, eles passam para o Síncrotron de prótons, por analogia, o terceiro estágio do foguete. Vamos seguir apenas dois grupos de prótons. O síncrotron de prótons tem 628 metros de circunferência e os grupos circulam nele em 1,2 segundos, alcançando 99,9 por cento da velocidade da luz.
É aqui que chegamos ao ponto de transição, onde a energia adicionada aos prótons pelo campo elétrico pulsante não pode se converter em aumento da velocidade, uma vez que eles já alcançaram praticamente a velocidade da luz.
Ao invés disso, a energia adicionada se manifesta na forma de um aumento na massa dos prótons, ou seja, como eles não podem ficar mais velozes, ficam mais pesados. A energia cinética microscópica de cada próton é medida em unidades chamadas elétron-volts, e agora a energia de cada próton chegou a 25GeV. Os prótons agora estão 25 vezes mais pesados do que quando estavam em repouso.
Os grupos de prótons agora são canalizados ao quarto estágio, ao Super Síncrotron de prótons. Um imenso anel com 7 quilômetros de circunferência, projetado especificamente para aceitar prótons desta energia e levá-los até 450GeV.
Logo, os grupos de prótons estarão energizados o suficiente para serem lançados na órbita do gigantesco colisor de Hádrons, ou LHC, que fica entre os Alpes, as Montanhas de Jura, a França e a Suíça. No fundo da terra, com uma circunferência de 27 Km, existem dois tubos à vácuo no LHC, contendo feixes de prótons que viajam em direções opostas.
Usando lançadores ultra-sofisticados para sincronizar os grupos que chegam com os que já estão circulando, um tubo à vácuo injeta prótons que vão circular no sentido horário e outro que injeta prótons que circulam no sentido anti-horário. Os feixes contrários se cruzam em quatro cavidades de detecção onde podem colidir. A energia da colisão é o dobro da dos prótons individuais opostos. O detetor faz as medidas a partir destas colisões.
Por meia hora o SSP injeta prótons. Finalmente, existem 2808 grupos. Durante este tempo o LHC adiciona mais energia a cada próton, cuja velociade já está tão próxima à da luz que eles dão a volta no anel de 27 km mais de 11 mil vezes por segundo, obtendo um acréscimo de energia a cada revolução do campo elétrico.
Finalmente cada próton adquire uma energia de 7 TeV e são 7 mil vezes mais pesados do que eram em repouso. A força magnética para dobrar os feixes é tão imensa que 2000 amperes fluem para os eletroímãs isto só é obtido fazendo o LHC mais frio que o espaço para que seus imãs tornem-se supercondutores.
Agora os prótons estão prontos para colidir. Um ima muda-os de direção para um curso de colisão. A energia dos prótons colidindo no LHC é de 14TeV e reproduz um estado similar a momentos depois ao Big Bang.
A trajetória das partículas nestas colisões serão analisadas por computadores conectados aos detectores, e espera-se que essas trajetórias irão propiciar uma nova perspectiva para o nascimento do nosso universo. Como o nosso universo evolui. O que o governa hoje. E aonde ele vai no futuro.
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