O () - LHC da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, é o maior acelerador de partículas e o de maior energia existente do mundo. Seu principal objetivo é obter dados sobre colisões de feixes de partículas, tanto de prótons a uma energia de 7 TeV (1,12 microjoules) por partícula, ou núcleos de chumbo a energia de 574 TeV (92,0 microjoules) por núcleo. O laboratório localiza-se em um túnel de 27 km de circunferência, bem como a 175 metros abaixo do nível do solo na fronteira franco-suíça, próximo a Genebra, Suíça.
História O LHC começou a ser construído em 1998 com a colaboração de mais de 100 países, conta com um túnel de 27 km de circunferência, ao custo de aproximadamente 7,5 bilhões de euros em 2010, está funcionando desde 10 de setembro de 2008.Rumo à grande explosão, Istoé, 05/09/2008 A primeira colisão entre prótons ocorreu em 30 de março de 2010.Colisão de Prótons, G1, 30/03/2010
Interrupção no funcionamento Em 19 de setembro de 2008, ocorreu um incidente no setor 3-4 do LHC que resultou em grande vazamento de hélio no túnel. Segundo uma nota de imprensa publicada pelo CERN no dia seguinte, foram feitas investigações preliminares que apontaram como provável causa do problema um defeito na ligação elétrica entre dois ímãs, o que causou a falha mecânica.Press release sobre incidente, CERN, 21/09/2008
A Organização informou na nota que o setor teria de ser objeto de reparos, o que interromperia o funcionamento do LHC por, no mínimo, dois meses.Problema técnico vai deixar 'máquina do Big Bang' parada durante dois meses, G1, 20/09/2008 Os reparos demorariam apenas alguns dias, mas o setor onde ocorreu o incidente deve ser esfriado para tornar possível a manutenção, consequentemente levando mais tempo.
O retorno ao funcionamento Depois de ficar desligado por quatorze meses, o LHC foi religado na sexta-feira, dia 20 de novembro de 2009, segundo James Gilles, porta-voz do CERN.
Os primeiros testes duram apenas uma fração de segundo, onde as partículas somente podem dar meia-volta ou uma volta em torno do anel do acelerador. A circulação de partículas no gigantesco equipamento começará em um primeiro momento em baixa energia, com 450 GeV, e quando os cientistas injetarem feixes em direções opostas se produzirão, a essa velocidade, as primeiras colisões.
A partir de então, o experimento consistirá em ir aumentando progressivamente a potência da circulação dos prótons, até chegar ao momento mais esperado e temido por alguns: as primeiras colisões de partículas a velocidade próxima à da luz, cujos primeiros cálculos apontam para que possa ocorrer dois meses após seu religamento.
Nesse momento, serão recriados os instantes posteriores ao Big Bang, o que dará informações chaves sobre a formação do universo e confirmará, ou não, a teoria da física baseada no Bóson de Higgs.Maior acelerador de partículas é religado após 14 meses. FolhaOnline,20/11/2009
Em 2016, os operadores de máquinas focaram no aumento da luminosidade para colisões próton-próton. O valor de cálculo foi atingido primeiro 29 de junho. Em 2017, a luminosidade foi aumentada ainda mais e atingiu o dobro do valor de design. O número total de colisões também foi maior do que em 2016. A operação física de 2018 começou em 17 de abril e parou em 3 de dezembro, incluindo quatro semanas de colisões entre chumbo e chumbo. Em 2022 o LHC está saindo da hibernação gradualmente com feixes de prótons em energia relativamente baixa, mas eles aumentarão para uma energia recorde planejada de 13,6 trilhões de elétron-volts.
Nos próximos anos, o maior acelerador de partículas do mundo será superalimentado, aumentando o número de colisões de prótons por segundo em um fator de dois e meio. Quando o trabalho estiver concluído em 2026, os pesquisadores esperam desbloquear algumas das questões mais fundamentais do universo. Quando foi desativado em dezembro de 2018, o LHC gerava cerca de 300 gigabytes de dados a cada segundo, totalizando 25 petabytes (PB) por ano.INSIDE THE HIGH-STAKES RACE TO MAKE QUANTUM COMPUTERS WORK por KATIA MOSKVITCH (2019)
Run 3: terceira rodada operacional (2022) No Run 3, todos os experimentos do LHC estarão analisando territórios anteriormente inexplorados em várias frentes.
Características direita|thumb|Durante a construção do LHC no túnel do que foi o LEP Instalado no túnel do anterior LEP (ver foto à direita), e depois de ter sido completamente esvaziado antes de ser preparado como LHC, tem forma circular e um perímetro de 27 quilômetros. Ao contrário dos demais aceleradores de partículas, a colisão será entre , e não entre pósitrons e elétrons (como no LEP), entre prótons e antiprótons (como no Tevatron) ou entre e prótons (como no HERA). O LHC irá acelerar os feixes de prótons até atingirem 7 TeV (assim, a energia total de colisão entre dois prótons será de 14 TeV) e depois fá-los-á colidir em quatro pontos distintos. A luminosidade nominal instantânea é 1034 cm−2s−1, a que corresponde uma luminosidade integrada igual a 100 fb−1 por ano. Com esta energia e luminosidade espera-se observar o bóson de Higgs e assim confirmar o modelo padrão das partículas elementares.
Sua construção e entrada em funcionamento foram alvo de um filme da BBC sobre um possível fim do mundo, e gerou alguma polêmica na Europa.Terra - Cientistas querem impedir testes com acelerador de partículas, Terra, 28/08/2008
Constituição Possui um túnel a 100 metros ao menos debaixo da terra na fronteira da França com a Suíça, onde os prótons são acelerados no anel de colisão que tem cerca de 8,6 km de diâmetro.
Amplificadores serão usados para fornecer ondas de rádio que são projetadas dentro de estruturas repercussivas conhecidas como cavidades de frequência de rádio. Exatamente 1232 ímãs bipolares supercondutores de 35 toneladas e quinze metros de comprimento agirão sobre as transferências de energias dentro do LHC.
Os detectores de partículas ATLAS, ALICE, CMS e LHCb, que monitorizam os resultados das colisões, possuem mais ou menos o tamanho de prédios de cinco andares (entre 10 e 25 metros de altura) e 12 500 toneladas. O LHC custou cerca de três bilhões de euros ao contribuinte europeu.
Objetivos Muitos físicos esperam que o Grande Colisor de Hádrons (LHC) ajude a responder a algumas das questões fundamentais em aberto da física, que concernem às leis básicas que governam as interações e forças entre as partículas elementares e a estrutura profunda do espaço e do tempo, particularmente a inter-relação entre a mecânica quântica e a relatividade geral.
Esses experimentos com partículas de alta energia podem fornecer dados para sustentar diferentes modelos científicos. Por exemplo, o Modelo Padrão e o modelo sem Higgs (Higgsless model) necessitaram de dados experimentais de partículas de alta energia para validar suas previsões e permitir um maior desenvolvimento teórico. O Modelo Padrão foi completado pela detecção do bóson de Higgs pelo LHC em 2012.
As colisões do LHC exploraram outras questões, incluindo:
Todas as partículas conhecidas têm parceiros supersimétricos, como parte da supersimetria em uma extensão do Modelo Padrão e da simetria de Poincaré? Existem dimensões extras, como previsto por vários modelos baseados na teoria das cordas, e podemos detectá-las? Qual é a natureza da matéria escura, uma forma hipotética de matéria que parece responder por 27% da massa-energia do universo?
Outras questões em aberto que podem ser exploradas usando colisões de partículas de alta energia incluem:
Já se sabe que o eletromagnetismo e a força nuclear fraca são diferentes manifestações de uma única força chamada força eletrofraca. O LHC pode esclarecer se a força eletrofraca e a força nuclear forte são similarmente apenas diferentes manifestações de uma força unificada universal, como previsto por várias Teorias de Grande Unificação. Por que a quarta força fundamental (a gravidade) é muitas ordens de magnitude mais fraca do que as outras três forças fundamentais? Veja também problema da hierarquia. Existem fontes adicionais de mistura de sabores de quark além daquelas já presentes no Modelo Padrão? Por que existem aparentes violações da simetria entre matéria e antimatéria? Veja também violação de CP. Qual é a natureza e as propriedades do plasma de quarks e glúons, que se acredita ter existido no universo primordial e em certos objetos astronômicos compactos e estranhos atualmente? Isso será investigado por colisões de íons pesados, principalmente no ALICE, mas também no CMS, ATLAS e LHCb. Observado pela primeira vez em 2010, os resultados publicados em 2012 confirmaram o fenômeno do apagamento de jatos (jet quenching) em colisões de íons pesados.
Experiências não-LHC Enquanto a maioria dos esforços do CERN se concentram no LHC, continuam a fazer-se experiências com outros aceleradores e instalações o que ainda constituir uma atividade importante da organização.Experiência não-LHC (Fr) Trata-se de experiências com alvo fixo, onde um feixe de partículas é atirado contra um alvo que tanto pode ser um sólido como um líquido ou um gás.
Detalhes sobre ACE, ALPHA, ASACUSA, ATRAP, CAST, COMPASS, CLOUD, DIRAC no wikilink do artigo principal. O LHC Em números Alguns valores relativos às características do LHC para permitir fazer-se uma ideia da sua enormidade e do que esses valores representam à escala 'humana'!
Características Valores Equivalência Circunferência ~ 27 km Distância percorida em 10 horas por um feixe ~ 10 000 000 000 km uma ida e volta a Netuno Número de voltas no túnel por segundo 11 245 Velocidade dos prótons à entrada do LHC 229 732 500 m/s 76,5775 % da velocidade da luz Velocidade dos prótons na colisão 299 789 760 m/s 99,92992 % da velocidade da luz Temperatura da colisão ~ 1016 0C 1 milhão de vezes mais quente que no centro do Sol Temperatura dos crioímãs 1,9 K (-271,3 0C) temperatura inferior à do espaço intersideral (2,7 K, -270,50C) Quantidade de Hélio (He) necessário ~ 120 t Volume do vazio isolando os crioímãs ~ 9 000 m³ volume da nave de um catedral Pressão do vazio no feixe ~ 10−13 atm pressão 10 vezes inferior à da Lua Consumo elétrico ~ 120 MW o dobro de um Airbus A380 em viagem de cruzeiro
Referência CERN- Public:
Dos extremos A maior máquina do mundo.
A circunferência exacta do LHC é de 26 659 m e contém 9 300 ímãs (magnetos). Além de ser o maior acelerador de partículas do mundo, unicamente uma oitava parte do seu sistema de criogenia já seria o maior 'frigorífico' do mundo!
O mais frio Todos os magnetos são pré-refrigerados a -193,2 °C (80 K) utilizando 10 080 t de nitrogênio líquido, antes de ser cheio com 60 t de hélio líquido que os levam a -271,3 °C (1,9 K), quase o zero absoluto.
O circuito mais rápido do mundo À sua velocidade máxima o trilião de protões lançados a 99,93 % da velocidade da luz, vão efectuar 11 245 vezes a volta do acelerador por segundo. Dois feixes de protões viajando cada uma energia máxima de 3,5 TeV, permitem assim a colisões frontais a 4 TeV, o que dará lugar a cerca de 600 milhões de colisões por segundo.
O espaço mais vazio do sistema solar.
Para evitar colisões com as moléculas de gás presente no acelerador, os feixes viajam numa cavidade tão vazia como o espaço interplanetário, ao que se chama o 'ultravazio'. A pressão interna do LHC é de 10−13 atm, o que é seis vezes inferior à pressão existente na Lua.
Os pontos mais quentes da galáxia no anel mais frio do universo O LHC é a máquina das temperaturas extremas. Quando dois feixes de protões entram em colisão, geram num espaço minúsculo, temperaturas mais de 100 000 vezes superiores às existentes no centro do Sol.
Por outro lado, o sistema de distribuição criogénica mantém-no quase no zero absoluto.
Os maiores e os mais sofisticados detectores.