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Publicado 2018-04-09
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LHC: Tudo que se precisa saber sobre o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo

O LHC, Large Hadron Collider é o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo. Está localizado em Genebra, na Suíça e começou suas atividades em 10 de setembro de 2008 e continua sendo a mais recente adição ao complexo de aceleradores do CERN (Organização Européia de Pesquisa Nuclear). O primeiro feixe disparado no CERN1 foi conduzido com sucesso em torno dos 27 quilômetros do acelerador de partículas subterrâneo (100 metros) mais poderoso do mundo em 2008. Este evento histórico marca um momento chave na transição de mais de duas décadas de preparação para uma nova era de descobertas científicas.

Origem do nome

Se analisarmos a sigla de LHC, Large (grande, traduzido do inglês) se refere ao seu tamanho, já que são 27km de circunferência. Hadron porque ele acelera prótons ou íons, que pertencem ao grupo de partículas conhecido como “Hadron”. Collider (colisor, em português), porque as partículas formam dois feixes que se deslocam em direções opostas que irão colidir em quatro pontos diferentes ao redor da máquina.

Construção

O complexo acelerador do CERN é uma sucessão de máquinas com energias cada vez mais altas. Cada máquina acelera um feixe de partículas para uma determinada energia antes de injetar o feixe na próxima máquina da corrente. Esta próxima máquina traz o feixe para uma energia ainda maior e assim por diante. O LHC é o último elemento dessa cadeia, na qual os feixes atingem suas mais altas energias. O [i]Modelo Padrão[i] da física de partículas - uma teoria desenvolvida no início da década de 1970 que descreve as partículas fundamentais e suas interações. Ele previu precisamente uma ampla variedade de fenômenos e até agora explicou com sucesso quase todos os resultados experimentais na física de partículas, mas está incompleto, deixando muitas questões em aberto e que o LHC ajudará a responder.

Quem organizou

Os cientistas começaram a pensar sobre o LHC no início dos anos 80, quando o acelerador anterior, o LEP, ainda não estava em funcionamento. Em dezembro de 1994, o Conselho do CERN votou para aprovar a construção do LHC e, em outubro de 1995, o relatório de projeto técnico do LHC foi publicado. Contribuições do Japão, dos EUA, da Índia e de outros Estados não-membros aceleraram o processo e entre 1996 e 1998, quatro experimentos (ALICE, ATLAS, CMS e LHCb) receberam aprovação oficial e os trabalhos de construção começaram nas quatro localizações.

Funcionamento

O LHC consiste em um anel de 27 quilômetros de ímãs supercondutores com um número de estruturas de aceleração para aumentar a energia das partículas ao longo do caminho. Dentro do acelerador, dois feixes de partículas de alta energia viajam perto da velocidade da luz antes de serem colididos. Os feixes viajam em direções opostas em tubos separados - dois tubos mantidos em super vácuo. Eles são guiados em torno do anel acelerador por um forte campo magnético mantido por eletroímãs supercondutores.

Os eletroímãs são construídos a partir de bobinas de cabos elétricos especiais que operam em um estado supercondutor, conduzindo eficientemente eletricidade sem resistência ou perda de energia. Isso requer o resfriamento dos ímãs para -271,3 ° C - uma temperatura mais fria que o espaço sideral. Por esta razão, grande parte do acelerador é conectado a um sistema de distribuição de hélio líquido, que resfria os ímãs, bem como a outros serviços de fornecimento. Milhares de ímãs de diferentes variedades e tamanhos são usados para direcionar os feixes ao redor do acelerador.

Estes incluem 1232 imãs dipolos de 15 metros de comprimento que dobram os feixes, e 392 ímãs quadrupolo, cada um com 5 a 7 metros de comprimento, que focalizam os feixes. Pouco antes da colisão, outro tipo de ímã é usado para "espremer" as partículas mais próximas para aumentar as chances de colisões. As partículas são tão minúsculas que a tarefa de fazê-las colidir é como disparar duas agulhas a 10 quilômetros de distância com tal precisão que elas se encontram no meio do caminho. A partir daqui, os feixes dentro do LHC são colididos em quatro locais ao redor do anel acelerador, correspondendo às posições de quatro detectores de partículas - ATLAS, CMS, ALICE e LHCb. Todos os controles para o acelerador, seus serviços e infra-estrutura técnica estão abrigados sob o mesmo teto no Centro de Controle do CERN.

Descobertas feitas com o LHC

Uma partícula chamada bóson de Higgs, um componente essencial do Modelo Padrão. É a manifestação mais simples do mecanismo Brout-Englert-Higgs. Outros tipos de bósons de Higgs são previstos por outras teorias que vão além do Modelo Padrão. Em 8 de outubro de 2013, o prêmio Nobel de Física foi concedido em conjunto a François Englert e Peter Higgs "pela descoberta teórica de um mecanismo que contribui para nossa compreensão da origem da massa de partículas subatômicas e que foi confirmada recentemente pela descoberta da partícula fundamental prevista, pelos experimentos ATLAS e CMS no LHC, localizados no CERN."

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