LHC restart back on track
Autor: Everton Bonturim | Publicado: 2015-03-31T20:46:00-03:00


Com o título "LHC restart back on track", notícia veiculada no portal do CERN trouxe novamente os olhos do mundo para o maior e mais elaborado experimento científico da história da física de partículas.

Nesta terça-feira (31), fomos informados pela equipe de operação do Large Hadron Collider - LHC que as tarefas de re-comissionamento e manutenção dos setores que compõem o anel de aceleração de prótons está quase concluído. No dia 26 de Março deste ano, um &nbsp;problema técnico nos circuitos do dipolo principal dos setores 3-4 causou a paralisação dos procedimentos de injeção de feixe na linha. Depois de inúmeras verificações, constataram a presença de um pequeno pedaço de metal que estaria causando um curto-circuito entre o sistema do dipolo magnético e os diodos de proteção localizados próximos ao dipolo, como pode ser visto na imagem (Fig.1(b)) abaixo.




(a) &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;(b) &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;(c)
Figura 1 - Fotografias do setor 3-4 (a) onde ocorrem procedimentos de manutenção do LHC, em especial sobre o curto-circuito causado por um fragmento de metal localizado no compartimento de diodos de segurança (b) analisado com o uso de equipamentos de raios X (c).


Logo após realizarem uma análise da parte interna da caixa onde os diodos são dispostos (em um ambiente com hélio superfluido, chegando a uma temperatura de aproximadamente 1,8 Kelvin) com um equipamento de raios X (imagem abaixo), foi constatado a presença desse fragmento.


(a) &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;(b)
Figura 2 - Análises de raios X (a) são realizados na seção do tubo onde ocorreu o curto-circuito no sistema de segurança dos dipolos do setor 3-, evidenciando a posição dos fragmentos metálicos dentro do compartimento (b).


Algumas medidas foram estudadas para remover o pedaço de metal daquele local, uma ideia era aumentar o fluxo de hélio naquele setor para deslocar o fragmento da posição em que o mesmo causava contato entre a parede externa do tubo e os diodos, também era pensado, em último caso, abrir a caixa do sistema de proteção para remover o fragmento (o que exigiria a elevação da temperatura do sistema de ~2 Kelvin para algo próximo da temperatura ambiente) e isso causaria um grande atraso na agenda de manutenção e religamento do sistema, já que o processo de aquecimento e resfriamento deste setor poderia levar várias semanas, como citado no relatório da equipe do CERN,&nbsp;"Though the third option would allow direct access to the diode box, the warm-up, intervention, and subsequent cool-down would take around 6 weeks".

A sugestão aceita e implementada foi outra, os engenheiros sugeriram então passar uma corrente elétrica pelo sistema de proteção do dipolo com intensidade suficiente para fundir o pedaço de metal. Então o procedimento foi conduzido e com um pulso de corrente elétrica de quase 400 amperes em um intervalo de tempo de milissegundos promoveu a desintegração deste fragmento que causava o curto-circuito no sistema.



Tendo resolvido a questão, os cientistas retomaram o resfriamento do setor e já iniciaram os testes de passagem de corrente pelo circuito dos dipolos deste setor. Um planejamento cuidadoso é feito para reforçar o sistema de supercondutores, preparando-os para passagem de cerca de 11.000 amperes de corrente nesta nova fase de operação do LHC.


Agora o cenário se mostra mais instigante, com todas as configurações preparadas para atingir a gigantesca energia de 6,5 TeV (Teraelétron-volts) em cada feixe de prótons que percorrerá os mais de 27 Km de circunferência da linha do LHC em direções opostas a uma velocidade próxima a da luz, permitindo uma colisão de partículas com energia total de 13 TeV!



Este é um momento da ciência onde jamais alcançamos anteriormente, um ponto onde teremos energia suficiente para experimentar novas interações e comportamentos da matéria antes somente possível em estrelas e no famoso evento conhecido como Big Bang.

No período de 2010 a 2013 o grande colisor de hádrons operou com feixes de 4 TeV cada, permitindo colidir prótons com energia total de 8 TeV, nesse período grandes avanços e descobertas foram feitas no que diz respeito ao comportamento de subpartículas e produtos de suas colisões. Mas nada se compara ao grande feito da descoberta de sinais que permitem corroborar a teria da existência de um campo de interações formado por uma partícula elementar prevista por Peter Higgs e outros colaboradores há mais de 50 anos!

O famoso Bóson de Higgs, partícula prevista no Modelo Padrão, foi anunciado em 2012 na maior conferência de física de partículas do mundo, a ICHEP2012. Citado sob a seguinte frase:

&nbsp;“We observe in our data clear signs of a new particle, at the level of 5 sigma, in the mass region around 126 GeV. The outstanding performance of the LHC and ATLAS and the huge efforts of many people have brought us to this exciting stage,”

Começamos a sustentar as ideias já previstas no modelo padrão e que fazem a física de partículas tornar-se nova em inúmeros aspectos técnicos!

Agora, aproveitando-me da expressão "com mais energia do que nunca", o LHC retornará suas atividades de colisão, permitindo explorarmos um mundo ainda desconhecido pela física experimental e teórica.




Pois então, que nos traga a face do conhecimento sobre nosso universo. Brilhe, LHC!



Everton Bonturim