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sábado, 10 de janeiro de 2015

Acelerador de partículas compacto

Um acelerador de partículas pequeno atingiu energias que competem com instalações de grande extensão.

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© Berkeley Lab (acelerador de partículas compacto)

O pesquisador Wim Leemans e seus colegas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (EUA) aceleraram elétrons no interior de um tubo de plasma com apenas 9 cm de comprimento. A velocidade alcançada pelos elétrons correspondeu a uma energia de 4,25 GeV (gigaelétron-volts).

A aceleração em uma distância tão curta corresponde a um gradiente de energia mil vezes maior do que a obtida nos aceleradores de partículas tradicionais e marca um recorde mundial de energia para aceleradores desse tipo, conhecidos como laser-plasma. Em 2013, outra equipe havia alcançado 2 GeV em um acelerador de 2 cm de comprimento.

Neste ano, o LHC (Large Hadron Collider), que tem 27 km de diâmetro, deverá atingir energias totais de 14 TeV (teraelétron-volts). Mas mesmo instalações de tamanho padrão exigem túneis com centenas de metros de comprimento para chegar aos gigaelétron-volts (GeV).

simulação da evolução do plasma

© Berkeley Lab (simulação da evolução do plasma)

A imagem acima mostra uma simulação computadorizada da evolução do plasma no interior do pequeno acelerador.

Aceleradores de partículas tradicionais, como o LHC, aceleram as partículas modulando campos elétricos dentro de conduítes metálicos. É uma técnica que tem um limite de cerca de 100 MeV/m (megaelétron-volts por metro), porque além disso o próprio metal do conduíte é destruído.

Os aceleradores laser-plasma adotam uma abordagem completamente diferente. No caso deste experimento, um pulso de luz laser é injetado em um tubo cheio de plasma por uma abertura de apenas 500 micrômetros. O laser cria um canal através do plasma, assim como ondas que capturam elétrons livres e os aceleram.

A equipe acredita poder alcançar os 10 GeV com este pequeno acelerador de elétrons. Para isso, segundo Leemans, eles precisarão controlar com mais precisão a densidade do canal de plasma através do qual o laser flui. Em essência, eles precisarão criar um túnel para o pulso de luz que tenha o formato preciso para lidar com os elétrons mais energéticos.

O acelerador de partículas de diminuta dimensão depende de um poderoso laser para gerar os pulsos de alta potência que devem ser injetados no plasma. Neste experimento foi usado um dos lasers mais poderosos do mundo, o BELLA (Berkeley Lab Laser Accelerator), capaz de atingir energias na classe dos petawatts (quatrilhões de watts).

Os resultados aparecem no periódico Physical Review Letters.

Fonte: Lawrence Berkeley National Laboratory

domingo, 2 de outubro de 2011

O Tevatron parou de acelerar partículas

O maior acelerador de partículas dos Estados Unidos, o Tevatron, localizado no estado de Illinois, encerrou suas atividades no dia 30 de setembro de 2011 depois de 25 anos recriando as condições do Big Bang.

Tevatron

© Fermilab (Tevatron)

O Tevatron ficou obsoleto após o aparecimento do Grande Colisor de Hádrons (LHC), um acelerador de partículas mais poderoso, o maior do mundo, construído na fronteira franco-suíça, pelo Centro Europeu de Pequisa Nuclear (CERN), um consórcio de 20 países.
Por causa da crise econômica, dificilmente os Estados Unidos, que já dominaram a área e colheram os louros de descobertas e inovações tecnológicas, serão capazes de reunir os recursos necessários para construir um substituto mais moderno para o Tevatron.
Por isso, físicos americanos se concentrarão em questões internas mais específicas e menos caras. Também trabalharão em conjunto com o CERN em projetos de alta energia, como a busca pelo Bóson de Higgs, batizada de "partícula de Deus".

Os cientistas do Fermilab dizem não poder prever o que os EUA perderão cedendo o domínio da física de alta energia para a Europa. Já os ganhos obtidos com o Tevatron são muito mais fáceis de quantificar. O Tevatron deu contribuições fenomenais para a Física de partículas, cuja principal descoberta foi o quark top em 1995.
Além de aprofundar nosso conhecimento sobre os mistérios fundamentais do Universo, o Tevatron também levou a uma série de avanços concretos. Entre eles está o uso generalizado da geração de imagens por ressonância magnética (MRI) para diagnósticos médicos. Os supercondutores utilizados nos magnetos das máquinas de MRI eram raros e caros demais até que o Fermilab criou uma indústria com o Tevatron, gerando uma demanda de fios de supercondução suficientes para dar a volta na Terra 2,3 vezes.
Atualmente, os cientistas estão construindo uma câmera de energia escura, que será capaz de varrer a galáxia mais rápido do que qualquer outro telescópio. Sua função será descobrir porque a expansão do Universo acelera ao invés de recuar. Eles também trabalham na construção do feixe de neutrinos mais poderoso do mundo, que ajudará a explicar porque o Universo tem mais matéria do que antimatéria e aprofundar nosso conhecimento sobre suas partículas mais abundantes.

cavidades para acelerar partículas de alta intensidade

© Fermilab (cavidades para acelerar partículas de alta intensidade)

Além disso, existe o projeto do acelerador de neutrinos mais intenso do mundo, batizado Projeto X, tornando a melhor máquina para experimentos na fronteira de alta energia.

O feixe de partículas produzira káon, múon, além de neutrinos que tentariam desvendar questões importantes do século 21 na Física: O que aconteceu com a antimatéria? Como unificar todas as forças? Como o Universo surgiu?

Fonte: Fermilab e Veja

sexta-feira, 8 de abril de 2011

Nova força fundamental na natureza?

Físicos do Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory) em Chicago nos EUA, anunciaram a descoberta de um sinal suspeito em seus dados, que pode ser prova da existência de uma nova partícula elementar ou, mesmo, de uma nova força da natureza.
gráfico da distribuição de massa
© Fermilab (gráfico da distribuição de massa)
Os resultados, caso se sustentem, poderão representar um espetacular último adeus para o Tevatron, que já foi um dos mais potentes aceleradores de partículas do mundo, mas que deverá ser desativado em definitivo até setembro, quando termina a verba do Fermilab para operá-lo.
Uma possível explicação para o sinal misterioso é que seja prova de uma nova e inesperada versão do bóson de Higgs, uma partícula buscada há tempos. Essa é uma partícula elementar hipotética que, de acordo com a teoria dominante conhecida como Modelo Padrão, é responsável por dotar outras partículas elementares com massa.
Outra explicação é que seja evidência de uma nova força da natureza, em adição à gravidade, ao eletromagnetismo e às duas forças nucleares, a forte e a fraca que já conhecemos, e que se manifestaria apenas em distâncias muito curtas, como as do interior do núcleo atômico.
Qualquer uma dessas possibilidades poderá abalar o que vinha passando como sabedoria convencional na física nas últimas décadas, ou pode ser que haja algo desconhecido na física convencional.
O físico Giovanni Punzi, que atua no grupo que fez os experimentos, está entusiamado e cauteloso devido a importância da descoberta.
Físicos de fora do círculo do Fermilab dizem ver os resultados, que vêm sendo discutidos informalmente há meses, com uma mistura de espanto e ceticismo, pois há possibilidade do sinal obtido conter um efeito espúrio, gerado pela forma como os dados foram analisados.
O importante é que se essa e outras anomalias recentemente informadas pelo Tevatron forem reais, então o LHC (Grande Colisor de Hádrons) ou o DZero poderão comprovar tal fato dentro de pouco tempo.
pico de massa da suposta partícula
© Fermilab (pico de massa da suposta partícula)
A linha azul indica o sinal observado numa distribuição Gaussiana, cujo pico de massa estimada é de 140 GeV/c2.
Os autores dos experimentos estimam que há uma chance de menos de um quarto de 1% de que o sinal seja uma flutuação estatística. A presente análise baseia-se em 4,3 femtobarns inverso dos dados, com significância 3,2 sigma - o que significa que há 1 chance em 1375 do pico possa ser resultado de uma flutuação estatística aleatória - que não é suficiente para que se reivindique a autoria de uma nova descoberta, que teve ter o valor de 5 sigma.
O Tevatron vem colidindo feixes de prótons e de seus opostos, antiprótons, acelerados a energias de 1 trilhão de eV (elétron-volts), por mais de duas décadas, em busca de novas forças e partículas. O sinal apareceu na análise de cerca de 10.000 colisões registradas no Fermilab.
Os cientistas descobriram que, em cerca de 250 casos além do esperado, o que surgiu das colisões foram jatos de partículas leves, como elétrons, e uma pesada partícula portadora de força, o bóson W, uma partícula 87 vezes mais pesada do que um próton. 
A  energia total dos jatos do produto do decaimento da suposta partícula desconhecida tem massa equivalente a 140 GeV/c2.
Este não poderia ser o bóson de Higgs do Modelo Padrão, concluem Ponzi e seus colegas, porque a previsão é de que o Higgs decaia em partículas muito mais pesadas. Além disso, a taxa de produção dessas partículas misteriosas era 300 vezes maior que a esperada para o Higgs. 
O resultado foi fortalecido por novos cálculos de interações entre quarks.
O artigo será publicado na revista Physical Review Letters.
Fonte: Fermilab

quarta-feira, 16 de março de 2011

A primeira máquina do tempo do mundo?

O LHC (Large Hadron Collider), além de ser o maior experimento científico do mundo, pode se tornar também a primeira máquina capaz de fazer a matéria viajar de volta no tempo.
LHC
© LHC (panorâmica do colisor)
Os físicos Tom Weiler e Chui Man Ho da Universidade de Vanderbilt, nos Estados Unidos, acabam de propor a ideia em um artigo ainda não aceito para publicação.
"Nossa teoria é um tiro de longa distância," admite Weiler. "Mas ela não viola nenhuma lei da física e nem qualquer restrição experimental.
Um dos maiores objetivos do LHC é encontrar o bóson de Higgs, uma partícula hipotética que pode explicar porque partículas como os prótons, nêutrons e elétrons possuem massa.
Se o Grande Colisor de Hádrons realmente conseguir produzir essa que é chamada a "partícula de Deus", alguns físicos acreditam que ele irá criar também uma segunda partícula, o singleto de Higgs.
Segundo a proposta de Weiler e Ho, esses singletos teriam a capacidade de saltar para uma quinta dimensão, onde eles poderiam se mover para frente e para trás no tempo, retornando depois para nossa dimensão, mas reaparecendo no futuro ou no passado.
"Uma das coisas mais atrativas dessa abordagem da viagem no tempo é que ela evita todos os grandes paradoxos", diz Weiler.
Na verdade, a abordagem evita os passageiros mais problemáticos na viagem. Como somente partículas com características tão especiais poderiam viajar no tempo, ninguém poderia retornar ao passado e matar algum antecessor, eliminando a possibilidade da própria existência.
"Entretanto, se os cientistas puderem controlar a produção dos singletos de Higgs, eles poderão enviar mensagens para o passado ou para o futuro", propõe Weiler.
Web
© Vanderbilt (ilustração da teoria dos singletos viajantes no tempo)
A imagem está mostrando quando dois prótons colidem no LHC, a explosão pode criar um tipo especial de partícula, chamado singleto de Higgs, que seria capaz de viajar no tempo pegando atalhos em outras dimensões.
Testar a teoria bastará observar se o LHC produz os singletos de Higgs e se os produtos do seu decaimento começam a surgir espontaneamente.
Neste caso, isso indicará que esses produtos estão sendo gerados por partículas que viajaram de volta no tempo para reaparecer antes da ocorrência das colisões que as originaram.
A proposta é baseada na Teoria-M, que tem a pretensão de ser uma "teoria de tudo". A Teoria-M requer a existência de 10 ou 11 dimensões, em vez das quatro que nos são familiares (as três espaciais mais o tempo). Isso levou à sugestão de que nosso Universo pode ser uma membrana - ou "brana" - quadridimensional flutuando em um espaço-tempo multidimensional, chamado de "O Todo" (Bulk).
Segundo essa "visão de mundo", os blocos fundamentais do nosso Universo estão permanentemente presos à sua brana, o que os impede de viajar para outras dimensões.
Mas pode haver exceções - a gravidade, por exemplo, seria uma força tão fraca porque ela se difunde por outras dimensões. Outra possível exceção seria o singleto de Higgs, que corresponde à gravidade, mas a nenhuma das outras forças básicas.
Uma terceira possibilidade seria um ainda mais elusivo neutrino estéril, um parente mais raro dos quase indetectáveis "neutrinos normais".
Um neutrino normal interage tão pouco com a matéria que pode atravessar um cubo de um ano-luz de lado feito de chumbo sem se chocar com nenhum átomo.
Os neutrinos estéreis não se chocariam nunca com nada - eles também reagiriam apenas com a gravidade, o que os torna passageiros viáveis para a máquina do tempo de Weiler e Ho.
Se os neutrinos estéreis pegarem atalhos por outras dimensões, do ponto de vista da nossa dimensão eles poderiam viajar em velocidades mais altas do que a velocidade da luz.
De acordo com a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, há certas condições nas quais viajar mais rápido do que a velocidade da luz é equivalente a viajar de volta no tempo.
Especulações que, por enquanto, estão rendendo bastante no mundo da ficção científica. Os recentes títulos: A Máquina do Tempo Acidental, de Joe Haldeman e Teoria Final, de Mark Alpert, que de acordo com o New York Times, é baseado na obra O Código Da Vinci de Dan Brown. Estas publicações amparam-se na ideia dos neutrinos viajantes no tempo.
Fonte: ScienceDaily

quarta-feira, 22 de dezembro de 2010

O vácuo pode criar matéria e antimatéria

Um feixe de laser de alta intensidade e um acelerador de partículas de dois quilômetros de extensão,  sob as condições adequadas, pode criar algo do nada.
energia gerada na aniquilação entre matéria e antimatéria
 © CERN (energia gerada na aniquilação entre matéria e antimatéria)
Um grupo formado por Igor Sokolov e seus colegas da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, desenvolveu novas equações que descrevem como um feixe de elétrons de alta energia, combinado com um intenso pulso de laser, pode rasgar o vácuo, liberando seus componentes fundamentais de matéria e antimatéria, e desencadear uma cascata de eventos que gera pares adicionais detectáveis de partículas e antipartículas.
Não é a primeira vez que cientistas afirmam que um super laser pode criar matéria do nada. De um nada que não é exatamente ausência de tudo, mas uma mistura fervilhante de ondas e campos de todos os tipos, onde partículas virtuais surgem e desaparecem o tempo todo.
Agora é possível calcular como, a partir de um único elétron, podem ser produzidas várias centenas de partículas. Isso deve acontecer na natureza, perto de pulsares e estrelas de nêutrons.
"É melhor dizer, acompanhando o físico teórico Paul Dirac, que um vácuo, ou um nada, é a combinação de matéria e antimatéria - partículas e antipartículas. Sua densidade é tremenda, mas não podemos perceber nada delas porque seus efeitos observáveis anulam-se completamente," disse Sokolov.
Em condições normais, matéria e antimatéria destroem-se mutuamente assim que entram em contato uma com a outra, emitindo raios gama. Mas sob um forte campo eletromagnético, este aniquilamento, que tipicamente funciona como um ralo de escoamento, pode ser a fonte de novas partículas. Na percurso da aniquilação, surgem fótons gama, que podem produzir elétrons e pósitrons adicionais.
Um fóton gama é uma partícula de luz de alta energia. Um pósitron é um anti-elétron, com as mesmas propriedades do elétron, mas com carga positiva.
Os que os cientistas calculam é que os fótons de raios gama produzirão uma reação em cadeia que poderá gerar partículas de matéria e antimatéria detectáveis.
Em um experimento, um campo de laser forte o suficiente irá gerar mais partículas do que as injetadas por meio de um acelerador de partículas.
No momento, não existe nenhum laboratório que tenha todas as condições necessárias - um super laser e um acelerador de partículas - para testar a teoria.
A questão básica do que é o vácuo transcende além da ciência, pois está incorporada na percepção filosófica da existência da vida.
Fonte: Physical Review Letters

terça-feira, 14 de dezembro de 2010

Síncroton compacto

Um grupo internacional de cientistas acaba de construir um equipamento compacto que é capaz de produzir luz síncrotron de raios X tão intensa quanto a que é gerada por alguns dos maiores laboratórios do mundo.
luz síncrotron - elétrons produzem radiação visível, raios X e ultravioleta
 © LNLS (luz síncrotron)
Os síncrotrons são aceleradores de elétrons, onde são gerados tipos especiais de luz, que são aplicadas em nanobiologia, farmacologia, energia, microeletrônica, alimentos, materiais e até paleontologia.
O instrumento poderá tornar muito mais simples e mais barato a tarefa de analisar materiais em áreas tão diversas como medicina e engenharia aeronáutica, além de possibilitar a aplicação da técnica em áreas onde hoje ela não é acessível.
Cada nova geração de máquinas de raios X tem aberto novas fronteiras na ciência, desde as primeiras radiografias até a determinação da estrutura do DNA (ácido desoxirribonucleico).
Hoje, os grandes síncrotrons fornecem aos pesquisadores de todas as áreas fontes extremamente brilhantes de raios X, capazes de gerar imagens com resoluções cada vez maiores.
No entanto, a sua dimensão e os custos envolvidos em sua instalação resultam na existência de apenas alguns poucos síncrotrons no mundo, e a demanda para sua utilização supera largamente a oferta.
O novo síncrotron de mesa, que foi desenvolvido por cientistas da França, Portugal, Reino Unido e EUA, funciona de forma semelhante a um síncrotron normal, mas em uma escala muito menor; todo o dispositivo está alojado em uma câmara de vácuo com cerca de um metro de diâmetro. E a qualidade dos raios X gerados é excelente; focalizados em um ponto muito preciso no espaço, os raios X gerados pelo síncrotron de mesa têm pulsos extremamente curtos, formando um feixe muito estreito, como pode ser visto na imagem a seguir, que mostra um diagrama da energia dos raios X em relação à divergência.
diagrama da energia dos raios X em relação à divergência
© Nature (diagrama da energia dos raios X em relação à divergência)
Quanto maior estreito for o feixe de raios X, mais finos serão os detalhes de um material que ele conseguirá captar.
Isto não é fácil de obter, e abre a possibilidade de que a fonte portátil permita o estudo de interações atômicas e moleculares ocorrendo em escalas de femtossegundos.
As propriedades inerentes deste sistema relativamente simples geram, em alguns milímetros, um feixe de raios X de alta qualidade que rivaliza com os feixes produzidos por fontes de síncrotron com centenas de metros de comprimento.
O Brasil está com um projeto em andamento para a construção de um acelerador de elétrons de terceira geração, o síncrotron Sírius, que será construído em Campinas, no interior de São Paulo, que terá um diâmetro de 146 metros e está orçado em R$350 milhões.
Fonte: Nature Physics

sábado, 6 de novembro de 2010

LHC vai começar a estudar o Big Bang

O Grande Colisor de Hádrons (LHC) atingiu nesta semana uma etapa importante, ao finalizar as colisões de prótons previstas para sua primeira fase de operações. A partir de agora, o LHC passa para uma outra fase, na qual serão feitas colisões usando íons de chumbo, alcançando a temperatura de 10 trilhões de °C.
fonte de íons de chumbo
© CERN (fonte de íons de chumbo)
Uma das principais metas para 2010 era chegar a uma luminosidade (uma medida da taxa de colisões) da ordem de 1032 por centímetro quadrado por segundo.
Isto foi alcançado em 13 de outubro, com duas semanas de antecedência. Antes de encerrar as colisões de prótons, a máquina atingiu esse valor duas vezes, permitindo que os experimentos duplicassem a quantidade de dados coletados em um período de poucos dias.
O principal objetivo para 2011 será coletar dados suficientes, o femtobarn inverso (10−43m2), para fazer avanços que possam cruzar as fronteiras da Física atual.
Os resultados obtidos até agora, quando se atingiu um total de energia de 7 TeV, incluem a validação de aspectos do Modelo Padrão de partículas.
rastro de partículas no experimento ALICE
© CERN (rastro de partículas no experimento ALICE)
A colisão de íons de chumbo vai avançar por outras fronteiras, rumo ao estudo dos primeiros instantes de existência do Universo.
Um dos principais objetivos com o uso do chumbo é produzir pequenas quantidades da matéria primordial que preenchia o Universo instantes depois de sua criação, conhecida como plasma de quarks-glúons, e estudar sua evolução para o tipo de matéria que compõe o Universo hoje.
Outro aspecto importante é elucidar as propriedades da interação forte, que liga as partículas chamadas quarks, em objetos maiores, como prótons e nêutrons.
O LHC vai colidir íons de chumbo até 6 de Dezembro, antes de uma parada técnica para manutenção. O funcionamento do colisor irá recomeçar, novamente com prótons, em fevereiro de 2011.
Fonte: CERN

terça-feira, 30 de março de 2010

Recriação do Big Bang em colisões inéditas

Cientistas responsáveis pelo maior colisor de partículas do mundo, o LHC, conseguiram obter choques de prótons geradores de uma energia recorde de 7 TeV (tera ou trilhões de eletron volts), a energia máxima almejada pelo laboratório.
 feixe estável de prótons
© CERN (feixe estável de prótons quando atingiu 3,5 TeV)
Seu objetivo é recriar condições similares do Big Bang, a grande explosão que teria dado origem ao Universo. Os impactos de hoje chegaram a três vezes o máximo obtido antes.
No fim de novembro, o equipamento já havia atingido a marca de 1,18 TeV, e posteriormente chegou a 2,36 TeV em 2009, e com isso já se tornando o acelerador de partículas de energia mais alta do mundo.
"Isto é física em ação, o início de uma nova era, com colisões de 7 TeV", disse Paola Catapano, cientista e porta-voz do Centro Europeu de Pesquisa Nuclear (CERN), de Genebra, ao anunciar o experimento.
Os aplausos foram intensos nas salas de controle quando os detectores do Grande Colisor de Hadrons (LHC), instalado na fronteira entre França e Suíça, marcaram o choque de partículas subatômicas a uma velocidade próxima à da luz. O colisor possui um túnel oval de 27 quilômetros de comprimento e custou US$ 9,4 bilhões.
 grande colisor de hádrons
© CERN/Efe-Martial Trezzini (LHC, Grande Colisor de Hádrons)
"Estamos abrindo as portas à Nova Física, a um novo período de descobertas na história da humanidade", disse Rolf Dieter Heuer, diretor geral do CERN.
Cada colisão entre as partículas cria uma explosão que permite que milhares de cientistas vinculados ao projeto em todo o mundo rastreiem e analisem o que aconteceu um nanossegundo depois do hipotético Big Bang original, 13,7 bilhões de anos atrás.
O CERN reativou o LHC em novembro, depois de paralisá-lo nove dias depois do lançamento inicial, em setembro de 2008, quando a máquina se superaqueceu devido a problemas no cabo supercondutor que conecta dois ímãs de refrigeração.
 ímãs restaurados
© CERN/Maximilien Brice (dutos com ímãs restaurados)
Os cientistas esperam que a grande experiência lance luz sobre mistérios importantes do cosmos, como a origem das estrelas e dos planetas e o que exatamente é a matéria escura.
Os físicos estão se concentrando na identificação do bóson de Higgs, a partícula que recebeu o nome do professor escocês Peter Higgs, que três décadas sugeriu que algo como ela torna possível a conversão da matéria criada no Big Bang em massa.
Tentativas anteriores de encontrar a partícula fracassaram. Segundo os físicos, a presença dela no cosmos permitiu que os escombros gasosos após o Big Bang se transformassem em galáxias, com estrelas e planetas como a Terra.
Os cientistas do Cern também esperam encontrar evidência concreta da matéria escura, que acredita-se ser responsável por cerca de 25% do Universo. Apenas 5% do total do Universo representa material visível, que reflete a luz. Os pesquisadores, no decorrer dos estudos no LHC, também esperam encontrar prova real da existência da energia escura, que representa os cerca de 70% restantes do cosmos.
O desafio agora é repetir essas colisões com cada vez mais feixes de partículas e mantar os detectores coletando e armazenando dados, os quais serão analisados por dois anos, até a interrupção do funcionamento do acelerador pelo período de um ano.
Só depois, quando o LHC for revisado, os cientistas tentarão elevar a acelaração dos feixes de partículas a 14 TeV, a potência máxima que o colisor pode alcançar e que é ainda mais próxima da criação do Universo.
Fonte: CERN

terça-feira, 16 de fevereiro de 2010

A maior temperatura atingida em laboratório

Cientistas atingiram a temperatura  de 4 trilhões de graus Celsius, a  mais alta da história em laboratório, quente o suficiente para desintegrar a matéria e transformá-la no tipo de sopa que existiu milionésimos de segundos depois do nascimento do Universo.
quark-gluon plasma
© Plasma quark-glúon
Eles usaram um acelerador de partículas gigante do Laboratório Nacional de Brookhaven, do Departamento de Energia dos Estados Unidos, em Nova York, para bater íons de ouro na produção de explosões ultra-quentes, que duraram apenas milésimos de segundos. Esse procedimento irá ajudar a elucidar por que e como o Universo foi formado.
"Essa temperatura é alta o suficiente para derreter prótons e nêutrons", disse Steven Vigdor, do Brookhaven, em uma entrevista coletiva num encontro da Sociedade Americana de Física, em Washington. Essas partículas formam átomos, mas elas próprias são formadas por componentes menores chamados quarks e glúons.
Os físicos buscam agora minúsculas irregularidades capazes de explicar por que a matéria acumulou nessa sopa quente primordial.
Eles também esperam usar seus achados em aplicações mais práticas, como no campo da "spintrônica", que tem como objetivo desenvolver peças de computador menores, mais rápidas e mais potentes.
Eles usaram o RHIC (Colisor Relativístico de Íons Pesados), um acelerador de partículas com 3,8 quilômetros de comprimento e que está a 4 metros abaixo do solo em Upton, em Nova York, para colidir íons de ouro bilhões de vezes.
túnel RHIC
© RHIC
"O RHIC foi projetado para criar matéria nas temperaturas encontradas inicialmente no Universo antigo", disse Vigdor. Eles calculam que a temperatura de 4 trilhões de graus se aproxima muito disso.
O centro do nosso Sol mantém-se a 15 milhões de graus, o ferro derrete a 1.800 graus e a temperatura média do Universo é atualmente de 2,7 graus acima do zero absoluto. O artigo será publicado na Physical Review Letters.
 Fonte: Brookhaven National Laboratory

sexta-feira, 1 de janeiro de 2010

A máquina do Big Bang

O maior acelerador de partículas do mundo em atividade o LHC (Grande Colisor de Hádros), localizado no Centro Europeu de Investigação Nuclear (CERN), custou 3,76 bilhões de euros e deve permitir progressos sobre o conhecimento da matéria e a origem do Universo. O circuito mede nada menos que 27 km e está 100 metros sob a terra, em uma região da fronteira entre França e Suíça, passando pelo território dos dois países.
LHC
© LHC
Em 30 de novembro de 2009 bateu o recorde mundial com 1,18 TeV (trilhões de eletronvolts) superando o anterior de 0,98 TeV, alcançado pelo colisor Tevatron do Fermi National Accelerator Laboratory, nos Estados Unidos. Posteriormante, atingiu uma energia jamais vista de aceleração de feixes de prótons de 2,36 TeV, permitindo o choque de mais de um milhão de partículas. Este evento constitui um importante marco no caminho rumo à energia de até 7 TeV (3,5 TeV por feixe), preparando o acelerador para atingir a energia de  14 TeV.
Quando o acelerador operar em plena potência e as primeiras colisões de prótons a velocidade próxima a da luz for atingida, possibilitará recriar os instantes posteriores ao Big Bang, o que dará informações valiosas sobre a formação do Universo e confirmará ou não a teoria da física de partículas, baseada no Bóson de Higgs.
A existência dessa partícula, que deve seu nome ao cientista Peter Higgs que há 45 anos previu sua existência, considera-se indispensável para explicar por que as partículas elementares têm massa e por que as massas são tão diferentes entre elas.
ATLAS
© ATLAS
Outro experimento ousado será a criação de mini buracos negros produzidos nas colisões próton-próton, que serão detectados pelo ATLAS (A large Toroidal LHC ApparatuS). Estes mini buracos negros serão imediatamente deteriorados gerando outras partículas, este processo é conhecido como radiação Hawking, prevista pelo astrofísico inglês Stephen Hawking.
Fonte: CERN