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Como Grande Colisor de Hádrons pode ajudar a solucionar mistério da matéria escura

Um dos maiores mistérios do universo pode finalmente ser resolvido quando acelerador de partículas mais poderoso do mundo voltar à atividade após atualização, nesta terça-feira, 5 de julho.

5 jul 2022 - 08h55
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Clara Nellist é uma das cientistas que trabalham no Grande Colisor de Hádrons
Clara Nellist é uma das cientistas que trabalham no Grande Colisor de Hádrons
Foto: Clara Nellist / BBC News Brasil

Um dos maiores mistérios do universo, a matéria escura, pode ser finalmente resolvido quando o Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês) voltar à atividade em 5 de julho.

A matéria de natureza desconhecida compõe mais de três quartos do universo, mas os cientistas ainda não têm ideia do que ela seja.

Agora, o acelerador de partículas mais poderoso do mundo foi especialmente atualizado para ajudar a buscar essa resposta. O LHC faz parte da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear, conhecida como Cern, na fronteira franco-suíça, nos arredores de Genebra.

Se os cientistas conseguirem revelar os segredos da matéria escura, não será a primeira vez que o LHC fará um grande avanço.

Este mês marca o décimo aniversário desde que os pesquisadores fizeram uma das maiores descobertas do século 21: o bóson de Higgs. Sem essa partícula e seu campo associado, nada no universo como o conhecemos existiria.

Em 5 de julho, o LHC começará a operar em sua potência mais alta, enquanto se prepara para sua busca por matéria escura.

Longa jornada

A física de partículas britânica Clara Nellist faz parte da equipe que espera rastrear a matéria escura — mas sua jornada para se tornar uma cientista de ponta não foi fácil.

"Nós não tínhamos um professor de física na minha escola", diz ela.

Por causa disso, ela não conseguia ampliar seus conhecimentos em física e teve que buscar outro lugar para estudar a fim de manter vivo seu sonho de se tornar uma cientista.

"Tinha que viajar duas vezes por semana para ir a outra escola para essas aulas [de física]."

Sua prova de física pré-universidade, por exemplo, ela a fez sozinha em sua própria escola.

Grande Colisor de Hádrons, um loop de eletroímãs de 27 km que acelera partículas perto da velocidade da luz
Grande Colisor de Hádrons, um loop de eletroímãs de 27 km que acelera partículas perto da velocidade da luz
Foto: Getty Images / BBC News Brasil

Apesar dos obstáculos, Nellist estudou na Universidade de Manchester, na Inglattera. Mais tarde, enquanto pesquisava seu doutorado, começou a trabalhar em experimentos no LHC.

Ela estava no Cern em 2012, quando foi feito o famoso anúncio sobre o Bóson de Higgs.

"Dormi do lado de fora do auditório para conseguir um lugar naquela sala e poder ouvir o momento histórico que nosso diretor-geral anunciou que descobrimos essa nova partícula."

"A memória dessa descoberta me impulsiona a trabalhar nessas equipes para tentar encontrar a próxima grande descoberta."

A descoberta do bóson de Higgs foi noticiada por toda a imprensa mundial.

"O bóson de Higgs é uma partícula realmente especial porque está relacionado à forma como outras partículas elementares ganham massa."

"Quando as partículas interagem com o campo de Higgs, elas ganham massa e o bóson de Higgs é o que podemos descobrir em nossos experimentos para mostrar que o campo de Higgs existe."

O campo de Higgs é um campo de energia que dá massa a outras partículas fundamentais, como elétrons e quarks.

O bóson de Higgs foi apelidado de "partícula de Deus" porque o processo de ganho de massa foi comparado ao Big Bang, a origem do universo.

Espera-se que o LHC ajude a resolver os mistérios da matéria escura
Espera-se que o LHC ajude a resolver os mistérios da matéria escura
Foto: Cern / BBC News Brasil

Melhor e mais poderoso

"Os últimos anos foram realmente emocionantes, porque estamos atualizando e reparando nossos aceleradores e os experimentos no LHC", diz Nellist.

Com a atualização, o LHC torna-se mais poderoso — mais partículas colidirão e mais colisões se traduzem em mais dados para analisar.

O LHC usa uma quantidade incrível de energia — anualmente, o Cern usa eletricidade suficiente para abastecer uma pequena cidade, ou cerca de 300 mil casas por ano.

Parte dessa energia é usada para acelerar prótons quase à velocidade da luz — rápido o suficiente para que, quando colidam, se dividam em partículas ainda menores.

"Duas das principais atualizações para o LHC são que chegamos uma energia mais alta, então esta é uma energia de colisão recorde", diz Nellist.

"E também melhoramos o ângulo de cruzamento em que os prótons colidem dentro dos detectores, e isso aumenta a probabilidade de dois prótons interagirem, o que aumenta a quantidade de dados que podemos coletar".

Matéria escura pode ser a chave para entender melhor nosso universo
Matéria escura pode ser a chave para entender melhor nosso universo
Foto: Getty Images / BBC News Brasil

Mistério da matéria escura

No Cern, eles esperam que todos esses dados os ajudem a descobrir os segredos da matéria escura.

"A matéria escura compõe cerca de 80 a 85% do nosso universo e recebe esse nome porque não interage com a luz e, portanto, não podemos vê-la", diz Nellist.

"O interessante é que realmente não sabemos o que é."

Até agora, os cientistas observaram apenas evidências indiretas de matéria escura. Uma detecção definitiva e direta de partículas de matéria escura permanece ilusória.

Existem várias teorias para explicar como essa partícula pode ser. Uma das preferidas entre os cientistas de todo o mundo é o WIMP, ou Partícula Massiva de Interação Fraca.

"Ainda é um grande mistério, e por isso estamos tentando ver se ela pode ser criada em nossos experimentos"

Para os cientistas, é um dos quebra-cabeças mais frustrantes sobre o nosso universo — que ainda não sabemos do que é feito.

"Adoraria descobrir o que é a matéria escura, na minha carreira. Esse é meu objetivo pessoal. Caso contrário, veremos quais segredos o universo tem para nós."

- Este texto foi originalmente publicado em https://www.bbc.com/portuguese/geral-62036160

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