Acelerador de partículas é o fim do mundo?

SÃO PAULO – A máquina é mesmo capaz de formar buracos negros? O planeta Terra pode ser engolido? O cientistas que mexem estariam “brincando de Deus?”

Estas e muitas outras dúvidas pairam sobre o acelerador de partículas, o aparelho construído pelo CERN, o Centro Europeu de Pesquisa Nuclear, que ganhou o apelido de “máquina do fim do mundo”. A cerca de 100 metros abaixo da superfície, na fronteira franco-suíça, perto de Genebra, o LHC (Large Hadron Collider) possui 26,659 quilômetros de comprimento e custo estimado de nove bilhões de dólares.

No ano passado, em 19 de setembro, uma má soldagem levou a um problema de superaquecimento e fez com que a máquina tivesse que ser parada. O fato alarmou aqueles preocupados com as conseqüências de um vazamento em tal equipamento: o que aconteceria se as partículas saíssem do LHC?

Para o físico Erasmo Madureira Ferreira, professor titular da Universidade Federal do Rio de Janeiro, o LHC não é motivo de pânico para a população. Formado pela UFRJ, com mestrado na Universidade de Londres e doutorado feito no próprio CERN, o professor respondeu a algumas das dúvidas mais freqüentes a respeito do acelerador de partículas. 

-Para que serve o LHC, ou Grande Colisor de Hádrons?

O LHC serve para estudar propriedades da matéria, como ela é regida e os processos mais fundamentais que formam as estruturas que existem no Universo. Com o Acelerador, podemos estudar essas propriedades da matéria, as suas leis.

- E o que é exatamente um hádron?

Hádron é uma subpartícula da matéria. Nos átomos existem elétrons na parte externa e, lá no meio, o núcleo que contem a parte de maior massa. A palavra hádron significa “aquele que interage fortemente”. Enquanto os elétrons ficam estáveis em torno do átomo por causa de forças elétricas, os prótons e nêutrons dentro do núcleo são mantidos por forças mais fortes, chamadas nucleares. Portanto, prótons e nêutrons são hádrons estáveis. Os hádrons instáveis são semelhantes, mas eles não são encontrados na matéria tranqüila, estável: só são produzidos quando se faz uma colisão de alta velocidade. Depois,  decaem e se desintegram.

- O que realmente acontece na colisão de partículas no LHC?

Formam-se os hádrons instáveis que se desintegram e desaparecem. Eles podem vir a formar outros prótons e nêutrons, mas em geral se desintegram em partículas mais leves. Os prótons, nêutrons, elétrons e fótons existem no nosso mundo real. As outras coisas que são formadas ficam só lá dentro do LHC. O acelerador grava tudo o que acontece por meio de detectores sensíveis a colisões e passagem de partículas. Quando passa uma partícula carregada, há uma descarga elétrica entre dois terminais desse detector, que é captada no sistema e fica anotado que ali passou uma partícula nesse instante.

- E o que essas novas partículas dizem aos cientistas? Para que elas servem?

O que acontece lá, como interagem as partículas e o que elas produzem, ensina para a gente como são as forças, como é a dinâmica, os processos da natureza. As pessoas perguntam muito como era no início do universo, naquele ambiente muito quente, condensado. Como as coisas se passam quando a situação é essa? O Acelerador mostra como as partículas colidem a grande energia e como algumas coisas devem ter acontecido naqueles instantes inicias.

-É possível que uma dessas partículas produzidas na colisão vaze do LHC?

Elas têm vida curta de qualquer maneira: logo vão se tornar uma das partículas estáveis de que nós somos formados. O que as pessoas não sabem é que na Terra nós estamos submetidos a uma chuva de raios cósmicos, partículas que estão no espaço e chegam até nós. Uma colisão em uma estrela muito quente, por exemplo, libera coisas que vêm pelo espaço. Milhões deles chegam aqui, a maioria em forma de prótons. O que quero dizer é que, de tão instáveis, esses hádrons formados na colisão decaem e formam partículas estáveis. Se um hádron instável escapar, não tem perigo porque, eles vivem um bilionésimo de bilionésimo de segundo. Se sair do LHC, vai ser na forma de uma partícula carregada que atravessa você, da mesma maneira que os raios cósmicos. Se você colocar um instrumento sensível na sua janela vai notar que passam partículas carregadas sempre.

- E quanto aos buracos negros? O LHC realmente pode produzi-los?

O buraco negro requer uma grande quantidade de matéria, muito densa, com atração muito forte que captura matéria que está por perto. O que se faz em um acelerador desses é análogo àquilo que acontece no espaço, mas em escala muito pequena. Somos formados por um número incrivelmente grande de partículas - o número de átomos que uma pessoa tem é de milhões, milhões, milhões....O processo realizado no LHC é feito apenas com algumas dessas partículas: testa-se com poucas a mesma coisa que acontece dentro do buraco negro. Só que lá, no espaço, é com grande quantidade de matéria (como uma estrela, por exemplo), e no LHC a mesma coisa se passa com uma partícula ínfima, pequenina, que não cresce e não se propaga. Um buraco negro é capaz de capturar um objeto, mas isso é outra escala bem maior do que a realizada com apenas uma molécula. Outra questão: aqui não tem força gravitacional forte, a ação de matéria com matéria pelo seu peso. Nos experimentos, não existe nada com grande quantidade de matéria para fazer a interação gravitacional que atua no buraco negro. A matéria atrai matéria de forma proporcional à massa e dentro do acelerador não tem matéria. No acelerador a gente não estuda a gravitação, estuda as forças nucleares que acontecem dentro dos átomos que estariam dentro do buraco negro. O processo é semelhante, mas a escala é completamente diferente.

- Existe a chance de gerar alguma matéria estranha, como Strange quark?

Quark é um componente dos prótons. Os prótons não são objetos únicos, simples, mas eles têm estruturas também, possuem subpartículas. Os quarks comuns dos prótons estão lá normalmente, já os quarks estranhos, ou strange quarks, são produzidos na colisão - são um desses hádrons instáveis, que duram pouco tempo. O nome “estranho” é histórico: na década de1960, já se conhecia a matéria mais comum - átomos, seus núcleos, os prótons... Quando fizeram algumas colisões de prótons, surgiram outras coisas de natureza diferente. E, porque eram diferentes, foram chamadas de estranhas.

- E quanto à anti-matéria? O filme “Anjos e Demônios”, baseado no livro homônimo de Dan Brown, conta que a substância tem potencial destruidor catastrófico..

A anti-matéria não existe em seu corpo em grande quantidade porque assim que ela entra em contato com a matéria, as duas se anulam e viram energia. Desde a década de 60, já se produz a anti-matéria. Ela tem uma propriedade física contrária à da matéria, como se uma fosse a imagem da outra no espelho. Quando em contato com a matéria, a anti-matéria some, transforma-se em energia – como fótons, por exemplo. É difícil imaginar, mas tente fazer uma analogia com a carga elétrica do elétron, que é negativa. Existe o pósitron, que é positivo e, se eles se encontram, se anulam. A anti-matéria é igual: de carga oposta e com propriedades opostas à da matéria. Ela existe; mas não existe estável. A que existe é logo transformada em energia, aniquilada assim que entra em contato com a matéria. Em uma colisão de partículas, se for formadas a anti-matéria, necessariamente será também formada matéria na mesma quantidade. Elas vão uma para cada lado e a anti-matéria logo encontra um elétron ou próton. Os dois se aniquilam e voltam a ser energia.

- E uma reação em cadeia, com o planeta sendo sugado?

Isso não existe. Reação em cadeia não existe pois matéria e anti-matéria se aniquilam logo.

-Porque o LHC deve ser mantido a tão baixas temperaturas? (antes de funcionar, os imãs do aparelho são resfriados a -271.3°C).

Existe um processo que se chama supercondutividade. Alguns materiais específicos, quando estão em uma temperatura muito baixa, permitem que a corrente passe por eles sem esquentar o frio, permitindo que se passe uma corrente muito forte. Ela só existe com certos materiais em temperatura muito baixa. No LHC, todos os imãs (9300 compõe o acelerador) são supercondutores - o túnel todo é coberto por eles para fazer o desvio das partículas, manter sua órbita, seu caminho circular no acelerador. Por isso, é necessário manter baixas as temperaturas.

- Algumas pessoas criticam o investimento de quantias tão altas em projetos como o CERN. Qual a sua opinião a respeito do investimento financeiro na ciência?

Todo esforço e dinheiro colocado em conhecimento científico verdadeiro é bem aplicado. Não tem maneira de não ser bem aplicado. Pense assim: se os europeus dissessem, no tempo de Colombo, que era uma besteira colocar o dinheiro nas viagens, a America não teria sido descoberta. É preciso conhecer. O esforço científico em geral é inestimável. Sabia que a internet, que todo mundo usa, que mudou nossas vidas, foi inventada no CERN? No ano de 1990 eu estava lá e havia uma saleta com duas pessoas e uma placa na porta escrito “www”. Isso era o início da world wide web e é sé um exemplo. Todos os produtos, os materiais que você tem são frutos de coisas desenvolvidas nos laboratórios de pesquisa. No acelerador, cientistas estudam o interior dessas partículas para ver como é, da mesma forma que na medicina se estudam os hormônios, as células, para desenvolver medicamento. Desde sempre existem cientistas trabalhando em coisas que ninguém sabe exatamente para que serve. Se pensarmos bem, o dinheiro na ciência não é muito não. Dinheiro ruim é o usado em guerras.

-Mexer com essas partículas elementares é “brincar de Deus”?

Podem dizer isso, mas o que queremos é compreender e utilizar bem o conhecimento. Esse Deus maravilhoso é muito competente quando a gente vê os processos da natureza. Para Deus fazer o Big Bang, a origem do universo, ele sabia todas as leis da física. A gente só está tentando descobrir, tentando aprender, não imitar. As coisas estudadas no acelerador não são um desafio a Ele: são um esforço de aprendizado.

• o QUE NINGUÉM FALOU FOI QUE O APAGÃO NO BRASIL E PARAGUAI FOI EM FUNÇÃO DO LHC, QUE GEROU UMA ONDA MAGNÉTICA QUE CORTOU TODA A ENERGIA E SABE LÁ O QUE NÃO DESENCADEOU MAIS.
  enviado por: luis Fernando Souza de Souza em 29/11/2009 - 22:09
• "também mnão entendi essa historia de 1990 .. ?????????????? enviado por: Rodrigo em 15/08/2009 - 13:51" A proposta da INTERNET GRÁFICA ou WWW surgiu no final de 1990 através dos pesquisadores Tim Berners Lee e Robert Cailliau. O Prof. Ernesto além de saber muito de física, também testemunhou o nascimento do WWW. Sugiro que alguns de vocês estudem um pouco mais sobre a história da Internet.
  enviado por: Omar Xavier Fánzeres em 20/11/2009 - 18:32
• Olhem gente, que o homem entende muito de física eu até concordo, mas sobre a Internet ficou a desejar. Para refrescar um pouco a memoria, me lembro bem que a internete foi desenvolvida nos E.U.A por volte de 1945, já no final da 2° guerra mundial, com objetivos puramente militar, uma vez que, eles, os americanos, precisavam se comunicar com seus aliados na Europa e até então ñão existia um meio seguro de comunicação, daí criaram "os MSN´s" e com a criação do protocolo mais famosos do planeta TCP/IP surgiu definitivamente a Internet. Vendo que a coisa era muito rica só para fins militares, os americanos a dispuseram no mercado.
  enviado por: claudio hermes agra em 18/08/2009 - 02:32
• Hahahaha. E não é só isso, os maçons estão por trás disso tudo, não é mera fixão nem invencionice do Dam Brown a data é 12/12/2012, preparen-se terraqueos. Hahahahahahahaha! P.S Ei galera do podcast manda um abraço pra mim, estou sempre ligado entupo meu hd com eles kkkkkkk.
  enviado por: Pedro de Sousa Besse em 16/08/2009 - 23:01
• O que voces não entenderam?? A internet GRAFICA, chamada de WWW, ou WORLD WIDE WEB, que foi o principio da explosão da rede teve seus parametros definidos nas pesquisas realizadas no CERN, fucem aí pelo nome de um carinha chamado TIM BERNERS LEE. E agradeçam a ele até por essa página que estamos vendo agora. Antes era tudo em texto, sem esse espetáculo multimidia...
  enviado por: Luiz Henrique Amaral Alves em 16/08/2009 - 14:07
• também mnão entendi essa historia de 1990 .. ??????????????
  enviado por: Rodrigo em 15/08/2009 - 13:51
• "é sé um exemplo" Não seria "só" ali? Está na penúltima resposta. E não entendi sobre o surgimento da internet em 1990 (?).
  enviado por: Otávio Müller em 14/08/2009 - 21:30
• Ainda bem que a gente está vivo para poder ver o fim do mundo...soh uma coisa que vai ser ruim, cuando o mundo acabar, no outro dia os jornais soh vão falar nisso!!! "Fim do Mundo" <- FAIL
  enviado por: CleudirLuiz em 14/08/2009 - 16:49
• Espero que eles não resolvam iniciar os testes em 2012....
  enviado por: Mario Lago em 14/08/2009 - 16:04
• Ótimas aulas do professor, mas espero que ele reveja suas crenças sobre o surgimento da internet.
  enviado por: Rodrigo de Matos Silva em 14/08/2009 - 15:40
• Bom..., creio que o Erasmo disse o que disse para "melhor entendimento" de pessoas um pouco mais leigas. Dessa vez não vou citar correções ^^" - Tá bom, só uma referência então, para quem quiser ter um melhor entendimento das partículas citadas e alguns dos conceitos ditos. http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/311306.pdf - O Modelo Padrão da Física de Partículas, Revista Brasileira de Ensino de Física. Boa leitura.
  enviado por: Brenno Pereira Machado em 14/08/2009 - 13:00

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