Arquivo da categoria: LHC: grande colisor de hádrons

O maior experimento científico do mundo, o LHC (Large Hadron Collider) grande colisor de hádrons; é a maior máquina contruída pelo homem, irá simular o momento do nascimento do nosso universo.

A vida do elétron está na casa dos 66000 Yotta anos (6.6×10^28 anos) – Physicsworld – Laboratório Borexino Itália

Johnston-borexino

O detector Borexino compreende 300 toneladas de um líquido orgânico que é focalizado por 2212 fotomultiplicadores. (Cortesia: Borexino Collaboration).

A melhor medida conseguida da vida do elétron sugere que uma partícula existente hoje provavelmente ainda estará presente nos próximos 66.000 yotta-anos (6.6 × 10^28 anos), que é cerca de cinco quintilhões (10^18*U) de vezes a idade atual do universo. Essa é a conclusão de físicos que trabalham no experimento Borexino na Itália, que procuram evidências se o elétron decai para um fóton e um neutrino; um processo que viole a conservação da carga elétrica e aponte para uma física ainda não descoberta para fora do Modelo Padrão. O elétron é o transportador menos massivo de carga elétrica negativa conhecida pelos físicos. Se fosse decaído, a conservação de energia significaria que o processo envolveria a produção de partículas de baixa massa, como os neutrinos. Entretanto, todas as partículas com massas inferiores ao elétron não têm carga elétrica e, portanto, a carga do elétron deve “desaparecer” durante qualquer processo de decaimento hipotético. Isso viola a “conservação de carga“, que é um princípio integrante do Modelo Padrão da Física de Partículas. Como resultado, o elétron é considerado uma partícula fundamental que nunca se deteriora. No entanto, o Modelo Padrão não explica adequadamente todos os aspectos da física, e, portanto, a descoberta de decomposição eletrônica pode ajudar os físicos a desenvolver um modelo novo e melhorado da natureza. Esta última busca por decomposição eletrônica foi realizada usando o detector Borexino, que é projetado principalmente para estudar neutrinos.

Borexino-descrição
Layout do detector Borexino e localização aproximada das fontes neutrinas e anti-neutrinas nas três fases: Fase A com uma fonte de neutrino 5151Cr em um poço pequeno logo abaixo do centro do detector; Fase B com uma fonte anti-neutrina 144144Ce-144144Pr situada logo abaixo da esfera inoxidável e dentro do tanque de água; Finalmente, Fase C, com uma fonte anti-neutrina 144144Ce-144144Pr localizada dentro do volume do cintilador.

Localizado no fundo de uma montanha no Laboratório Nacional Gran Sasso  para protegê-lo dos raios cósmicos e compreende 300 toneladas de um líquido orgânico que é focalizado por 2212 fotomultiplicadores. Chamados de caçadores de fótons, a equipe do Borexino se concentrou em um processo de decaimento hipotético específico no qual um elétron no líquido orgânico decai para um neutrino de elétrons e um fóton com energia de 256 keV (256000 eV (eletronvolts). Este fóton continua a interagir com elétrons no líquido para produzir um flash de luz distinto que é detectado pelos fotomultiplicadores. Os físicos verificaram todos os sinais fotomultiplicadores registrados de janeiro de 2012 a maio de 2013, procurando assinaturas de um fóton de 256 keV. Para fazer isso, eles primeiro tiveram que subtrair os sinais de uma série de processos não relacionados que ocorrem no detector e produzem quantidades similares de luz como um fóton de 256 keV. Estes incluem os decaimentos radioativos de vários isótopos de traço no detector, bem como a luz das colisões de neutrinos que o Borexino foi projetado para detectar. Depois de ter levado em consideração esses sinais de fundo, a equipe conseguiu afirmar que “não ocorreram decadências” de elétrons durante a corrida de 408 dias. O líquido orgânico do Borexino contém uma grande quantidade de elétrons (cerca de 10^32), e o fato de não ocorrer nenhuma decomposição de elétrons durante a pesquisa permitiu que a equipe estimasse um valor mínimo para a vida média do elétron. O tempo de vida mínimo estipulado foi de 6,6 × 10^28 anos, é mais de 100 vezes superior ao limite inferior anterior de 4,6 × 10^26 anos. Isso foi medido em 1998 pelo Borexino Counting Test Facility, que era um precursor da experiência atual. Canais invisíveis – Gianpaolo Bellini, é porta-voz da Borexino, disse à physicsworld, se o detector pudesse ser mais purificado para eliminar praticamente todas as radiações de fundo, a medida mínima de vida útil poderia ser aumentada para mais de 10^31 anos. Ele ressalta que o Borexino também poderia ser usado para procurar decadência no “canal invisível” pelo qual um elétron é convertido em três neutrinos, ou poderia mesmo procurar o “desaparecimento” de um elétron em dimensões extras. Victor Flambaum, da Universidade de Nova Gales do Sul, disse à physicsworld que as buscas pela violação de simetrias aparentes são muito importantes, porque mesmo uma pequena violação pode ter implicações profundas na nossa compreensão do universo. Flambaum, que não é membro da equipe do Borexino, ressalta que a descoberta experimental de que a simetria de paragem de carga (CP) é violada foi feita observando os decaimentos de kaons. A violação do CP desempenha um papel importante na nossa compreensão atual de por que há muito mais matéria do que antimatéria no universo. A pesquisa é descrita em Physical Review Letters. Sobre o autor: Hamish Johnston é editor de physicsworld.

Fonte: Physicsworld Wikipedia

O lado escuro da cosmologia

Os componentes do nosso Universo. A energia escura compreende 69% da densidade de massa do universo, a matéria escura é composta por 25% e, a matéria atômica "comum" torna-se 5%. Três tipos de neutrinos, no mínimo, 0,1%, a radiação cósmica de fundo torna-se 0,01%, e os buracos negros compreendem pelo menos 0,005%. Crédito: Science/AAAS

Os componentes do nosso Universo. A energia escura compreende 69% da densidade de massa do universo, a matéria escura é composta por 25% e, a matéria atômica “comum” torna-se 5%. Três tipos de neutrinos, no mínimo, 0,1%, a radiação cósmica de fundo torna-se 0,01%, e os buracos negros compreendem pelo menos 0,005%. Crédito: Science/AAAS

É uma bela teoria: o modelo padrão da cosmologia descreve o universo usando apenas seis parâmetros. Mas também é estranho. O modelo prevê que a matéria escura e energia escura – duas entidades misteriosas – que nunca foram detectadas compõem 95% do universo, deixando apenas 5% composto por matéria comum, tão essencial para a nossa existência.

Em um artigo da revista Science no início do mês de março, o astrofísico de Princeton David Spergel analisa como os cosmólogos tiveram certeza de que estamos rodeados de matéria e energia que não podemos ver.

As observações de galáxias, supernovas, e a temperatura do universo, entre outras coisas, levaram os pesquisadores a concluir que o universo é mais uniforme e plano, mas está em expansão devido a um fenômeno intrigante chamada energia escura. A taxa de expansão aumenta ao longo do tempo, contrariando a força de atração da gravidade. Esta última observação, diz Spergel, implica que se você jogar uma bola para cima vai vê-la começar acelerar para longe de você.

Uma série de experimentos para detectar a matéria escura e energia escura estão em andamento, e alguns pesquisadores já afirmaram ter encontrado partículas de matéria escura, embora os resultados sejam controversos. Novas descobertas esperadas nos próximos anos a partir do LHC – Large Hadron Collider (grande colisor de hádrons), o mais poderoso acelerador de partículas do mundo, poderia fornecer evidências para uma teoria proposta, a supersimetria, que poderiam explicar as partículas escuras.

Mas explicar a energia escura, e por que o universo está se acelerando, é um problema mais difícil. Durante a próxima década, potentes telescópios ficarão online para mapear a estrutura do universo e detectar a distribuição da matéria ao longo dos últimos 10 bilhões de anos, oferecendo novos insights sobre a fonte de aceleração cósmica.

No entanto, observações sozinhas provavelmente não serão suficientes, de acordo com Spergel. A plena compreensão exigirá novas ideias em física, talvez até uma nova teoria da gravidade, possivelmente incluindo dimensões extras, Spergel escreve. “Nós provavelmente vamos precisar de uma nova ideia tão profunda como a relatividade geral para explicar esses fenômenos.”

Quando isso acontecer, a nossa compreensão do lado escuro da cosmologia deixará de acelerar para longe de nós.

Segue abaixo uma animação de como o LHC trabalha

Fonte: Phys.org

LHC já pode ser visitado no Google Street View

Clique na imagem e comece um passeio em 360º com o Google Street View.

A equipe do Google fez imagens panorâmicas de seis lados a cada três metros nos experimentos Alice, Atlas, CMS e LHCb, e no famoso túnel do LHC. As fotos em 360º mostram os laboratórios, os centros de controle e os túneis subterrâneos.

Para capturar as imagens, a equipe do Google trabalhou em parceria com o Cern durante duas semanas de 2011. Em junho deste ano, o Google voltou ao local e fotografou as ruas do centro com um sistema de câmera acoplado em uma bicicleta, o “Street View Trike”.

LHC – O Grande Acelerador de Hádrons é uma máquina com 27 quilômetros de comprimento, um circuito enterrado sob a fronteira franco-suíça. A máquina é capaz de fazer colisões de partículas, como prótons, a fim de recriar o Big Bang (a grande explosão que originou o universo) e testar os limites do Modelo Padrão, teoria moderna que explica o funcionamento físico do cosmos. Mas por causa da radiação, visitar o túnel durante os experimentos é uma tarefa impossível.

Como navegar pelos experimentos?

Controles do Google Street ViewPara ver as partes importantes do complexo e seus experimentos, clique nos números ou letras que representam as áreas de navegação, no lado superior esquerdo, na área de visualização do Google Street View.

Fonte: Ciências Info

Cientistas divulgam dados que apontam para a existência do Bóson de Higg’s

Bozon de Higgs

Gigantesco detector Atlas do LHC. (CERN – divulgação).

Estrutura do túnel de 27 km do LHC, construído na fronteira entre a França e a Suíça (Foto: Cern/Divulgação).

Estrutura do túnel de 27 km do LHC, construído na fronteira entre a França e a Suíça (Foto: Cern/Divulgação).

Pesquisadores do Centro Europeu de Pesquisas Nucleares (CERN) anunciaram na quinta-feira (14/03/2013) a descoberta de uma nova partícula, mas ainda precisam de tempo para confirmar que se trata mesmo do arredio Bóson que completaria o Modelo Padrão.

Num feito que ficará para sempre marcado na história, físicos do CERN (Centro Europeu de Pesquisas Nucleares) anunciaram nesta quinta-feira terem encontrado uma nova partícula, com características compatíveis com o almejado bóson de Higgs.

A descoberta, feita com dois instrumentos do LHC (Grande Colisor de Hádrons), o maior acelerador de partículas do mundo, foi anunciada numa teleconferência na sede do CERN, em Genebra (Suíça), transmitida ao vivo para a abertura da 36ª Conferência Internacional em Física de Altas Energias (ICHEP), em Melbourne, Austrália.

O bóson ganhou esse nome em homenagem ao físico escocês Peter Higgs, um dos vários cientistas que desenvolveram a teoria de como as partículas poderiam ter massa, mais tarde incorporada ao Modelo Padrão.

Trata-se da mais completa teoria física já desenvolvida, que explica em detalhes como funcionam todas as partículas e forças da natureza, exceto a gravitação (que ainda é província exclusiva da relatividade geral). Praticamente tudo nele já havia sido experimentalmente confirmado anteriormente, exceto o bóson de Higgs. É a última peça do quebra-cabeça.

“A descoberta do Higgs coroa um dos maiores feitos da humanidade, desde sua concepção intelectual, baseada em noções de beleza e simetria, aos incríveis avanços tecnológicos necessários para materializar esta descoberta”, diz Ronald Shellard, pesquisador do CBPF (Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas) e vice-presidente da SBF (Sociedade Brasileira de Física).

Questões em aberto

Os pesquisadores das colaborações CMS e ATLAS – nomes dos dois experimentos responsáveis pelo achado – ainda são cautelosos ao afirmar que a nova partícula é mesmo o Bóson de Higgs.

Os dados mostram além de qualquer dúvida que há uma novidade: uma partícula com energia de 125 GeV (giga-elétronvolts) que decai, entre outras possibilidades, em um par de Bósons Z (já conhecidos), que depois se dissolvem em outras partículas. É o resultado desses decaimentos sequenciais que é observado nos detectores do acelerador. A partir dele, os cientistas fazem a “engenharia reversa” do processo para identificar as características originais da partícula.

“Apesar de os eventos [de colisões de partículas no acelerador] sugerirem que estejamos diante do Bóson de Higgs, a confirmação de que se trata realmente da partícula predita requer mais medidas comparativas”, afirma Sérgio Novaes, físico da Unesp (Universidade Estadual Paulista) e membro da equipe do CMS.

Concorrência

Na segunda-feira, os americanos chegaram a divulgar suas últimas análises dos velhos dados, que mostravam a indicação de uma partícula com as características do Bóson de Higgs e uma energia entre 115 e 135 giga-elétronvolts (GeV), com 90% de confiança.

Entretanto, ainda estava longe do grau de exigência da comunidade para tratar o resultado como uma descoberta. Somente, agora, com os resultados do LHC é possível cravar a existência da nova partícula, com energia de 125 GeV.

Fim ou recomeço?

A descoberta do Higgs sempre foi anunciada como principal meta para a construção do LHC. Agora que ele provavelmente foi encontrado, pode ficar para o público uma sensação de vazio. Mas o sentimento não é compartilhado pelos físicos.

“Em primeiro lugar, há um equívoco em focar muito no Bóson de Higgs”, afirma Shellard. “Todos concordamos que o Bóson de Higgs não vale US$ 10 bilhões. Essa máquina, o LHC, foi concebida para explorar a natureza! A descoberta do Higgs coroa o maior feito intelectual da história da humanidade até agora, uma teoria que explica uma infinidade de fenômenos naturais. Mas, para o LHC, ela é apenas o começo.”

Brasil no CERN

Para fazer parte dessa aventura de desbravamento de maneira mais intensa, o Brasil discute desde 2010 a possibilidade de se associar ao CERN, e uma nova etapa acaba de ser cumprida para que isso se torne realidade.

O ministro da Ciência, Tecnologia e Inovação, Marco Antonio Raupp, já aprovou o envio de um documento que descreve as qualidades técnicas e científicas do Brasil e que dá andamento à negociação.
“Demos um passo importante para que o Brasil seja um país protagonista das grandes descobertas científicas”, diz Raupp. “Essa ação também terá como consequência mobilizar a indústria para participar dos avanços tecnológicos significativos que são gerados na interação com o CERN.”

As conversas começaram ao final do governo Lula, sob a batuta do então ministo Sergio Rezende, mas ficaram paradas durante o ano passado por conta da crise econômica. Agora voltaram a avançar.

Assim que o Conselho do CERN receber o relatório, irá nomear uma comissão para verificar pessoalmente as instalações nacionais de pesquisa.

Uma vez que o Brasil seja aceito como membro, o acordo a ser assinado entre as partes ainda precisará ser aprovado pelo Congresso Nacional para entrar em vigor.

Mas os físicos brasileiros já se animam com a perspectiva de fazer parte desse esforço para desvendar os mistérios que residem além das teorias científicas consagradas, acessíveis através das colisões geradas pelo LHC.

Créditos: SBFISICA

LHC: O grande colisor de hádrons

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