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Física da UFPel presente na proposição do maior acelerador de partículas do mundo

Professor Victor no acelerador de partículasO curso de Física da UFPel está participando da proposição do maior acelerador de partículas do mundo: o Colisor Circular do Futuro (FCC). Ele irá substituir o atual acelerador denominado Grande Colisor de Hádrons (LHC) e será instalado em um túnel subterrâneo de 100 quilômetros de extensão a ser construído na fronteira entre a Suíça e a França. O investimento deve chegar a 30 bilhões de euros (cerca de R$ 120 bilhões).

O professor do Departamento de Física do Instituto de Física e Matemática, Victor Gonçalves, explica que o LHC está em funcionamento há dez anos e tem previsão de operação até 2028, quando será desligado para que o novo entre em funcionamento em 2031. “O intervalo de tempo será utilizado para aprimorar as tecnologias existentes, bem como desenvolver novas tecnologias para dar suporte às pesquisas que estão previstas para serem desenvolvidas nos 50 anos subsequentes”, destaca Gonçalves.

A proposta é que nos primeiros 15 anos de funcionamento sejam estudadas colisões entre elétrons e pósitrons. Nesta etapa serão realizados estudos que ampliariam de forma significativa a precisão do conhecimento na área. Na sequência, o acelerador será readequado para que sejam feitas colisões entre prótons e/ou núcleos. Os estudos envolvendo estas colisões ocorrerão por um período de 25 anos, sendo que, nesta etapa, espera-se elucidar o mistério associado a energia e matéria escura, as quais compõe 95% da constituição do Universo.

O professor salienta que os estudos, experimentos e desenvolvimento de tecnologias realizados para o LHC já tiveram um imenso impacto na sociedade. Como exemplo, Gonçalves revela que a criação do WWW ocorreu para viabilizar a troca de informações entre pesquisadores em Física de Partículas. “Os pesquisadores pertenciam a diferentes instituições de pesquisa no mundo e precisavam trocar informações e tomar decisões em tempo real e a solução encontrada deu origem a WWW”, explica.

Participação da UFPel

A Universidade participou da construção do documento de proposição do FCC que estabelece as metas em Física que serão exploradas pelo acelerador, assim como as características que este novo acelerador deverá possuir para conseguir atingir os objetivos previstos. Para isso, a UFPel participou de diversas atividades, contribuindo em particular para a discussão do tema de processos induzidos por fótons que serão estudados no FCC. Assinam o documento 1300 cientistas distribuídos em instituições de 35 países. No Brasil, participam a UFPel, a UFRJ, UERJ e USP.

O grupo da UFPel é referência mundial neste tema de pesquisa e tem contribuído para o desenvolvimento de outros projetos mundiais, como o projeto do Colisor Elétron – Íon que será construído nos Estados Unidos. Fazem parte do grupo, três professores, três pós-doutorandos, sete doutorandos, quatro mestrandos e oito bolsistas de Iniciação Científica. Os temas que serão estudados nestes aceleradores são objetos de dissertações e teses em desenvolvimento no Programa de Pós-graduação em Física da UFPel.

O novo acelerador de partículas

Foto de satélite mostra proporção do futuro aceleradorComo já citado, o projeto é descrito em um documento composto por quatro volumes, com um total de mais de mil páginas, no qual são descritos todos os aspectos associados aos objetivos em Física, assim como as tecnologias necessárias para a sua construção. Os quatro volumes foram recentemente submetidos à publicação no European Physical Journal.

O grande objetivo do projeto é avançar na compreensão do Universo. Um dos maiores desafios da Ciência é compreender os elementos básicos (partículas e interações fundamentais) que compõem o Universo e descrever os fenômenos físicos que ocorrem ao nosso redor. O desenvolvimento teórico, experimental e tecnológico que ocorreu durante o século XX permitiu a formulação da teoria do Modelo Padrão da Física de Partículas, a qual descreve em termos de princípios únicos as interações eletromagnéticas, forte e fraca, e é extremamente poderosa e precisa em suas previsões. Em particular, sua predição da existência de um bóson escalar que dá origem à massa de todas as partículas, foi comprovada pela observação do bóson de Higgs em 2012 no Grande Colisor de Hadrons (Large Hadron Collider – LHC), o qual é atualmente o maior acelerador de partículas da Terra, com 27 quilômetros de circunferência, localizado no Centro Europeu de Pesquisas Nucleares (Cern) – Genebra – Suíça. Entretanto, o Modelo Padrão não pode ser considerado a teoria final, pois várias observações ainda permanecem sem justificativa. Por exemplo, a natureza da matéria e energia escura, a qual contribui em 95% para a composição do Universo, não é conhecida. A busca por uma teoria que contenha o Modelo Padrão e que também descreva este e outros aspectos da Natureza tem motivado toda uma nova geração de cientistas. Espera-se que nesta busca possamos adquirir uma nova visão da Natureza.

O FCC irá desenvolver pesquisa básica, a qual tem o papel de pensar além do horizonte, não apenas na obtenção de resultados que tenham aplicação imediata. A pesquisa básica explora o desconhecido e busca quebrar paradigmas. Inúmeros exemplos demonstram que no seu desenvolvimento, podemos obter resultados que afetam de forma significativa a sociedade. Por exemplo, foi na busca por uma compreensão do mundo microscópico, cujas dimensões são infinitamente menores daquelas presentes no nosso dia–a–dia, que se desenvolveu a Mecânica Quântica, a qual fundamentou a criação dos circuitos eletrônicos que constituem diversos equipamentos presentes em nossa casas. Outro exemplo, é o GPS presente em nossos celulares que foi criado a partir da teoria da Relatividade Geral, desenvolvida para descrever o nosso Universo.

Mais informações podem ser obtidas nos seguintes links:

CERN – FCC

CERN – Document Server 01

CERN – Document Server 02

CERN – Document Server 03

CERN – Document Server 04

Publicado em 12/06/2019, em Notícias.