agosto 14, 2022

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Pesquisadores do CERN operam o Grande Colisor de Hádrons na busca por matéria escura

Pesquisadores do CERN operam o Grande Colisor de Hádrons na busca por matéria escura

Dez anos atrás, uma equipe que comandava o maior colisor de partículas do mundo fez história ao descobrir o bóson de Higgs, uma descoberta chave para entender a formação do universo, ganhando o apelido de “partícula de Deus”.

Após mais de três anos de pausa para atualizações, o acelerador, operado pela Organização Europeia para Pesquisa Nuclear, ou CERN, está coletando dados novamente. Desta vez é hora de provar a existência de outra substância misteriosa – a matéria escura.

Embora os cientistas acreditem amplamente que a matéria escura é real, nenhum deles foi capaz de vê-la ou criá-la. A coleta de dados e as atualizações de energia feitas no esmagador de partículas, chamado Large Hadron Collider, podem fornecer aos pesquisadores uma de suas melhores oportunidades para visualizar e entender a matéria.

“Se pudermos descobrir as propriedades da matéria escura, aprenderemos do que nossa galáxia é feita”, disse Joshua Ruderman, professor associado de física da Universidade de Nova York. “Será transformador.”

Pesquisa dos cientistas pelo bóson de Higgs resulta em uma nova partícula subatômica

A matéria escura fascina os físicos há décadas. Acredita-se que constitua uma parte importante do universo, e saber mais sobre ele pode fornecer pistas sobre como o universo surgiu.

Todas as estrelas, planetas e galáxias do universo representam apenas 5% da matéria do universo, Segundo cientistas no CERN. Acredita-se que cerca de 27% do universo seja composto de matéria escura que não absorve, reflete ou emite luz, tornando extremamente difícil de detectar. Os pesquisadores dizem que está lá porque viram sua atração gravitacional sobre os objetos – e viram como isso ajuda a dobrar a luz.

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Os pesquisadores esperam que o Grande Colisor de Hádrons possa ajudar. O LHC foi construído ao longo de uma década pela Organização Europeia para Pesquisa Nuclear para ajudar a responder a questões pendentes em física de partículas. O dispositivo está localizado a cerca de 328 pés subterrâneos Em um túnel perto da fronteira franco-suíça e da cidade de Genebra. Sua circunferência se estende por aproximadamente 17 milhas.

Dentro do colisor, ímãs supercondutores estão esfriando a quase 456 graus Fahrenheit – mais frio que o espaço – enquanto dois feixes de partículas próximos à velocidade da luz colidem. Usando sensores e telas sofisticados, os cientistas estão analisando o material dessas colisões, que replicam condições semelhantes ao Big Bang. Permite que eles aprendam sobre Os primeiros momentos do universo.

A máquina começou a operar em setembro de 2008, mas foi desligada várias vezes para melhorias. Nos últimos três anos, os engenheiros atualizaram o colisor para que ele possa detectar mais dados e operar em velocidades mais altas. Agora, o acelerador pode operar em seu nível de energia mais alto, 13,6 trilhões de elétron-volts, permitindo que os cientistas conduzam experimentos maiores e mais complexos que podem gerar novos insights sobre a física de partículas.

“É um grande aumento”, Ele disse Mike Lamont, Diretor de Aceleradores e Tecnologia do CERN. Abrindo caminho para novas descobertas.

Bóson de Higgs e o que isso significa para a tecnologia

No início do universo, as partículas não tinham massa, então os cientistas há muito se perguntam como estrelas, planetas e vida extra se formam. Em 1964, os físicos François Englert, Peter Higgs e outros teorizaram que um campo de força dá massa às partículas quando entram em contato, mas não conseguiram documentar a existência da entidade.

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A descoberta da partícula do bóson de Higgs, parte do suposto campo de força, rendeu a Englert e Higgs A. Prêmio Nobel de Física.

Esta partícula surpreendeu os cientistas e o público em geral. O CERN e o Collider aparecem com destaque no livro e na adaptação cinematográfica de Dan Brown.Anjos e Demonios. “

Mas agora os pesquisadores querem responder a perguntas mais irritantes, especialmente aquelas que envolvem a matéria escura.

Durante o experimento de quatro anos do Grande Colisor de Hádrons, os cientistas esperam encontrar evidências de matéria escura. À medida que executam o dispositivo, os prótons giram quase à velocidade da luz. A esperança é que, quando colidirem, disseram os pesquisadores, criem novas partículas que tenham propriedades semelhantes à matéria escura.

Eles também esperam aprender mais sobre como o bóson de Higgs se comporta. Na terça-feira, logo após o colisor começar a coletar dados, cientistas do CERN anunciar Eles descobriram três novas partículas “estranhas” que podem fornecer pistas sobre como as partículas subatômicas se relacionam umas com as outras.

“As colisões de alta energia continuam sendo o microscópio mais poderoso à nossa disposição para explorar a natureza nas menores escalas e descobrir as leis fundamentais que governam o universo”, Ele disse Gian Giudice, Chefe do Departamento de Teoria do CERN.

No Grande Colisor de Hádrons, uma espiada no futuro da ciência

A busca do CERN para aprender sobre a matéria escura e explicar as origens do universo fez o CERN aguardar ansiosamente os resultados do experimento, disse Ruderman, da Universidade de Nova York. A pesquisa o excita muito. “É por isso que me levanto de manhã”, disse ele.

Assim que os dados começarem a sair do experimento, Ruderman verá se produz novas partículas. Mesmo que isso acontecesse, seria imediatamente difícil dizer se era matéria escura ou não.

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Primeiro, eles precisarão avaliar se a partícula em questão está ou não emitindo luz. Se assim for, isso reduz a possibilidade de ser matéria escura. Em segundo lugar, a partícula deve mostrar sinais de estar por muito tempo e não decair imediatamente, porque a matéria escura, em teoria, deveria ser capaz de durar bilhões de anos. Eles também esperam que a partícula se comporte de maneira semelhante às teorias atuais da matéria escura.

Pode levar mais de quatro anos, disse Rodman, para fazer essa descoberta.

Se os cientistas do CERN não descobrirem a matéria escura nos próximos quatro anos, eles terão mais promoções em andamento. As atualizações provavelmente levarão três anos após o desligamento atual, deixando a quarta rodada de coleta de dados e testes para começar em 2029.

Conforme planejado, o experimento poderia capturar 10 vezes mais dados do que experimentos anteriores, de acordo com CERNSite para . Mas revelar os segredos do universo não é fácil.

“Isso é difícil e algo que pode levar uma vida inteira de exploração”, disse Ruderman.