MEYRIN, SUÍÇA - Há silêncio na zona de tiro das partículas subatômicas. Há 25 anos, os físicos do CERN, o Centro Europeu para a Pesquisa Nuclear, apostaram suas carreiras no maior e mais caro experimento científico jamais realizado, o Grande Colisor de Hadrons.
O colisor é uma espécie de microscópio que funciona disparando partículas subatômicas em um túnel eletromagnético de 27 quilômetros de comprimento, localizado em baixo da fronteira entre a França e a Suíça, esmagando-as 600 milhões de vezes por segundo, e vasculha no meio dos escombros em busca de novas partículas e forças da natureza. Este instrumento é também uma máquina do tempo, que proporciona um vislumbre da física que predominou nos primeiros instantes de existência do universo, lançando as bases do cosmo que conhecemos hoje.
A recompensa veio em 2012, com a descoberta do bóson de Higgs, uma partícula que estava sendo procurada há muito tempo, que ajuda a explicar o motivo pelo qual no cosmo existe massa, diversidade e vida. A descoberta foi celebrada com um prêmio Nobel. O colisor continuará esmagando partículas e frustrando esperanças por mais 20 anos. Mas primeiramente, haverá uma pausa. No dia 3 de dezembro, os feixes de partículas pararam de zunir. Os ímãs gigantes que guiam os prótons acelerados soltaram sua presa. Os detectores subterrâneos que circundam o túnel encerraram sua função de vigias.
Nos próximos dois anos, na primeira de uma série de fechamentos, os engenheiros farão o upgrade do colisor para que os seus feixes sejam mais intensos e os seus instrumentos mais sensíveis e mais atentos. Os dois maiores e mais caros experimentos são o CMS (Compact Muon Solenoid) e o Atlas (A Toroidal L.H.C. Apparatus), gigantescos detectores localizados no túnel circular. Ao seu redor estão instrumentos destinados a medir as últimas centelhas de energia ou de matéria que possam resultar da colisão. Os detectores de silício rastreiam as trilhas das partículas carregadas, leves como os elétrons. Cristais de cintilação capturam as energias de raios gama.
As câmaras de gás eletrificadas rastreiam mais partículas disparadas a grande distância. E poderosos ímãs dobram as trilhas destas partículas a fim de determinar suas cargas e massas. Os feixes de prótons passam 40 milhões de vezes por segundo em cada um dos quatro detectores, produzindo cerca de um bilhão de colisões a cada segundo.
Responder à pergunta do por quê no universo existe alguma coisa em lugar do nada é a missão do detector conhecido como LHCb. O “b” corresponde a beleza - e ao meson B, uma partícula subatômica que é crucial para o experimento. Quando a matéria é criada - em um colisor, no Big Bang - deveriam se formar quantidades iguais de matéria e do seu oposto, a antimatéria. Quando matéria e antimatéria se encontram, elas se destroem, produzindo energia. Segundo esta lógica, quando matéria e antimatéria se formaram no Big Bang, deveriam ter se destruído, deixando para trás um universo vazio.
Mas nós estamos aqui, e a nossa antimatéria não está. Os físicos suspeitam que o responsável por isto seja algum sutil desequilíbrio entre matéria e antimatéria. O experimento LHCb procura este desequilíbrio no comportamento dos mésons B, que frequentemente espirram das colisões de prótons.
Os mesons B piscam intermitentementeentre matéria e antimatéria. Sensores gravam a sua passagem através do espaço dos LHCb, buscando diferenças entre as partículas e a antimatéria. Qualquer discrepância pode ser um indício do motivo pelo qual a matéria floresceu há bilhões de anos e a antimatéria pereceu.
O atual fechamento é o primeiro de dois upgrades de bilhões de dólares destinados a aprimorar a produtividade do Grande Colisor de Hádorns dez vezes mais. Os engenheiros aperfeiçoarão as pistas menores que aceleram os prótons e os injetarão no colisor principal. O colisor funcionará por dois anos e fechará em 2024 por dois anos, para que os engenheiros possam instalar novos ímãs no intuito de intensificar as colisões.
Reencarnado em 2026 como o L.H.C. de Alta Luminosidade, o colisor funcionará até 2035 aproximadamente. A julgar pela produtividade do colisor, medida em termos de trilhões de esmagamentos subatômicos, ele ainda terá pela frente mais de 95% do seu potencial.
No século passado, os físicos aprenderam a explicar fenômenos da natureza como um punhado de partículas elementares que fazem uma espécie de jogo de bola com partículas carregadas de força chamadas bósons, segundo um conjunto de equações conhecido como o Modelo Padrão.
Mas por que estas partículas e estas forças? Por que o universo é feito de matéria, mas não de antimatéria? O que acontece no centro de um buraco negro, ou aconteceu no primeiro instante do Big Bang? Se o bóson de Higgs determina as massas de partículas, o que determina a massa dos Higgs?
Em outras palavras, quem vigia o vigia? O Modelo Padrão não diz. As partículas que poderiam responder a estas perguntas não apareceram ainda no colisor. O homem logo terá de fazer uma escolha a respeito das máquinas futuras, e a política e a economia, bem como a física, decidirão.
