10 Curiosidades Interessantes Sobre o LHC

Este artigo é uma tradução direta do original: 10 Things About the Large Hadron Collider You Wanted to Know But Were Afraid do Ask.

1. Por Que ele se chama Grande Colisor de Hádrons?

A primeira é fácil: Grande porque ele é realmente grande. O LHC – Large Hadron Collider (Grande Colisor de Hádrons) é um grande túnel circular com 27 km de circunferência, enterrado a uma profundidade de apoximadamente 100 m de terra e rocha.

Na física de partículas, hádron é uma família de partículas subatômicas feita por quarks que são mantidos unidos pela força forte*. Exemplos de hádrons são os prótons e os nêutrons. Como você pode imaginar pelo nome, o LHC usa principalmente prótons (com alguns íons) para seus experimentos.

Finalmente, colisor porque o LHC acelera os prótons em dois feixes viajando em direções opostas e então os colide um com o outro para ver as partículas que são emitidas.

* Existem quatro interações fundamentais: a força forte, a força fraca, a força eletromagnética e a gravidade.

2. Por Que no Subsolo?

Bem, encontrar 27 km de terras é algo realmente caro. Na verdade o LHC utiliza um túnel cavado originalmente para o colisor anterior: o LEP – Large Electron Positron collider, que foi decomissionado em 2000.

Toda a terra e rocha sobre o colisor também propiciam um bom escudo para reduzir a quantidade de radiação natural que atinge os detectores do colisor.

3. Por Que o Colisor é Como um Lobisomem?

Os dois são afetados pela Lua! Como as marés do oceano, o solo também é afetado pela atração lunar. Quando a Lua está cheia, a crosta terrestre sobe aproximadamente 25 cm. Esse movimento faz a circunferência do colisor variar em 1 mm (de 27 km, um fator de 0,000004%), o que é suficiente para os físicos levarem em consideração.

4. Por Que o Colisor é Como um Refrigerador?

O LHC não é apenas um brinquedo super interessante da física, é também um brinquedo muito, muito gelado. De fato é o maior sistema criogênico do mundo e um dos locais mais frios da Terra.

Para manter a temperatura de supercondutividade, os cientistas precisam refrigerar os magnetos a 1,9 K (-271,3°C), que é mais frio que a temperatura do Espaço (-270,5°C). Primeiro os magnetos são refrigerados a -193,2°C com a utilização de 10 mil toneladas de nitrogênio líquido. Então 90 ton de hélio líquido é utilizado para reduzir a temperatura até -271,3°C. O processo de resfriamento leva algumas semanas.

5. Quem é o CERN no Final das Contas?

Em 1952, onze países da Europa se uniram para formar o CERN – Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (Conselho Europeu para Pesquisa Nuclear).

Em 1954, dois anos depois, foi renomeado para OERN – Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire (Organização Europeia para Pesquisa Nuclear). Ninguém gostou de OERN, então a sigla CERN foi mantida.

Se o nome CERN soa familiar para você mesmo antes do LHC é porque a Internet nasceu pelos funcionários do CERN, Sir Tim Berners-Lee (o qual já tive o prazer de conversar pessoalmente) e Robert Cailliau.

6. Quanto Custa e Quem Paga Por Isso?

O LHC levou aproximadamente 30 anos para ser construído e custou para os países membros do CERN e outros participantes a quantia aproximada de € 4,6 bilhões (aproximadamente US$ 6,4 bilhões). Assim como as propagandas da Polishop, nós podemos dizer “e não é só isso!”, coisas extras como detectores, capacidade computacional e garantia extendida (brincadeira!) custaram mais € 1,43 bilhões.

O Reino Unido, por exemplo, contribui com £ 34 milhões por ano.

Os EUA contribuíram com aproximadamente US$ 531 milhões para o desenvolvimento e construção dos componentes, com o Departamento de Energia contribuindo com US$ 450 milhões e a Fundação Nacional de Ciências com US$ 81 milhões.

7. Quanta Eletricidade é Usada para o LHC Funcionar?

É necessário 120 MW para o LHC funcionar, o equivalente 1,2 milhões de lâmpadas incandescentes de 100 W cada, ou o consumo médio de 120 mil casas.

A custo estimado de energia anual é de € 19 milhões.

8. Quantos Dados São Esperados do LHC?

Os experimentos do LHC representam 150 milhões de sensores entregando dados 40 milhões de vezes por segundo. O fluxo de dados é de aproximadamente 700 MB/s, ou aproximadamente 15 PB (petabytes. 1 PB = 1 milhão GB). Se você colocar isso tudo em DVD daria uma pilha de 100 mil DVDs por ano.

Para se preparar para a quantidade de dados, o CERN construiu a Worldwide LHC Computing Grid, uma espécie de internet privada super rápida conectando cerca de 80 mil computadores para analizarem os dados.

9. É Verdade que o LHC Pode Abrir um Buraco Negro Capaz de Engolir Nosso Planeta?

Todas as vezes que os físicos inventam novos aceleradores de partículas, conspiracionistas aparecem com cenários de fim do mundo sobre como eles (os aceleradores de partículas) podem destruir nosso planeta: buracos negros, strangelets assassinos, monopólos magnéticos e bolhas de vácuo. Vamos falar um pouco sobre cada um deles:

Micro Buraco Negro: Basicamente é uma região do espaço onde a gravidade é tão grande que nem mesmo a luz escapa. Buracos negros capazes de engolir planetas surgem quando estrelas gigantes chegam ao fim da vida (colapsam). E por gigante eu quero dizer algo realmente grande. O Sol, por exemplo, não é capaz de gerar um buraco negro quando entrar em colapso. É necessário que a estrela tenha, pelo menos, 10 vezes a massa do Sol.

Existe a possibilidade remota de um micro buraco negro se formar em colisões dentro do LHC, mas esses buracos negros são pequenos, com largura total de 10^-35 m, também chamado de tamanho de Planck. A massa deles é insignificante. Um buraco negro desses sumiria em 10^-42 segundos em uma explosão de radiação Hawking. Mesmo um buraco negro com a massa do Monte Everest teria um raio de 10^-15 m e teria dificuldade em engolir um próton.

Strangelets: Isso seria uma matéria estranha que transformaria toda a matéria que toca em matéria estranha e eventualmente todo o planeta se transformaria em matéria estranha.

O problema desse cenário, além de ser muito bizarro, é que ninguém nunca viu um strangelet. Isso continua sendo uma partícula hipotética. Aceleradores de partículas mais antigos, que utlizam menos energia que o LHC seriam melhores candidatos a produzir strangelets e, até o momento, ainda estamos aqui.

Monopólos Magnéticos: Seriam partículas magnéticas com apenas um pólo magnético (daí o nome!). Ou um pólo sul ou um pólo norte, mas não os dois. Monopólos magnéticos “comem prótons”.

Na verdade, físicos procuram por monopólos magnéticos há muitos anos e, até o momento, eles nunca foram encontrados. Baseado em cálculos, monopólos magnéticos são pesados demais para serem produzidos no LHC.

Bolha de Vácuo: Isso é, verdadeiramente, uma ideia muito interessante no campo da teoria quântica. Se baseia no fato de que a vida, o universo e tudo mais não estão na sua configuração mais estável possível. Perturbações causadas pelo LHC poderia empurrar tudo para um estado mais estável, chamado bolha de vácuo, e todos nós seríamos extraídos da existência.

Em todos esses cenários, se micro buracos negros, strangelets, monopólos magnéticos e bolhas de vácuo fossem um problema, para começar, eles já teriam sido criados pelos raios cósmicos. A contínua existência da Terra e todo o Universo invalidam a existência desses cenários de fim do mundo.

10. Como Eu Posso Ajudar?

Embora mais de 7 mil cientistas estejam lidando com as questões científicas complexas, o seu computador pode ajudar! O projeto LHC@Home permite que você contribua com o tempo ocioso do seu computador para ajudar nos cálculos das simulações da coisa real.

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