Recordamos que no início de 2025, o anúncio feito pelo CERN de que ainda se tratava de considerar construção de Colisor Circular Futuro, ou FCC, gerou algumas controvérsias relacionadas aos debates sobre o decrescimento. Recorde-se que este sucessor do LHC aconteceria num túnel circular com quase 90 quilómetros de circunferência e custaria pelo menos 15 mil milhões de euros para a primeira fase da sua construção. Isto veria a instalação, no túnel que se estende de 200 a 400 metros de profundidade sob o Lago Genebra e o Ródano, de um colisor de elétrons e antielétrons (pósitrons), inicialmente, o FCC-ee.
Futuro tinha explicado que, em segundo lugar, e após uma fase operacional de cerca de 15 anos a partir da década de 2040, o FCC-ee seria desmantelado para permitir a construção de um colisor de hádrons, neste caso de prótons, o FCC-hh. Os seus dados científicos começariam a estar disponíveis na década de 2070, durante 25 anos, elevando o custo da FCC para pelo menos 30 mil milhões de euros.
O caminho para ir além da física conhecida?
Não sabemos se este projeto verá a luz do dia, mas é bem diferente LHC de alta luminosidadeo HL-LHC, cuja construção começou há quase sete anos e cuja CERN deu notícias muito recentemente. Mas antes de ler sobre isso, vamos lembrar também do que se trata o HL-LHC.
Desde a sua operação, o LHC tem demonstrado que o modelo padrão do físico de partículas construídas sobre teorias, que devemos em particular a Chen Ni Yang, Chen Ni Yang e Peter Higgs, foi incrivelmente eficiente, mostrando a precisão do raciocínio e dos princípios em que se baseia. Mas, paradoxalmente, é também um fracasso neste momento, porque os seus mesmos princípios tornavam muito provável que uma nova física aparecesse muito rapidamente nos detectores do LHC. Isso não aconteceu e ainda não sabemos por quê.
Esta nova física deveria ter se mostrado diretamente, em particular, na forma de novas partículas. Também poderia ter se mostrado, mas de forma menos espetacular, nas discrepâncias entre certas propriedades das partículas do modelo padrão e nas correções dos valores dessas propriedades previstas por teorias além do modelo padrão. Por exemplo, com supersimetria ou dimensões espaciais adicionais, desde que se tenham medidas suficientemente precisas.
Uma apresentação do HL-LHC. Para obter uma tradução francesa bastante precisa, clique no retângulo branco no canto inferior direito. As legendas em inglês aparecem. Em seguida, clique na roda dentada à direita do retângulo, depois em “Legendas” e por fim em “Traduzir automaticamente”. Escolha “Francês”. © Cern
No primeiro caso, é necessário alcançar energias em colisões suficientemente altas para que, de acordo com a famosa relação deEinstein E=mc2podemos produzir partículas de um massa dado, por exemplo, aproximadamente 1.000 vezes o de um próton, ou seja, 1 TeV na unidade de energia usual em física de altas energias. A energia também varia a taxa de produção de certas reações, que podem ser muito raras mesmo com a energia necessária para criar partículas. Mas se essas novas partículas só puderem emergir diretamente, digamos, a 10.000 Tev, nunca poderíamos criá-las.
Contudo, não se perde toda a esperança, pois as energias acessíveis ao Homo sapiens no segundo caso e mesmo parcialmente no primeiro caso. Na verdade, é possível melhorar ainda mais a precisão das medições, em particular, ou contornar o obstáculo das baixas taxas de reação. Mas, para isso, é preciso aumentar o número de colisões para “elevar as estatísticas”, como diz o povo. físicos em seu jargão. Para obter este aumento no número de colisões num tempo razoável, e não depois de um século por exemplo, devemos aumentar o que chamamos de “luminosidade dos feixes de prótons”.
É fácil entender o porquê comparando a situação com o problema de formar uma boa imagem com uma câmera. É necessário trazer rapidamente o suficiente luz evitar um tempo de exposição muito longo e, simplesmente, ter o suficiente fótons para obter uma imagem bastante detalhada e, assim, poder identificar o que ela representa e ter detalhes.
Os feixes de prótons são 5 a 7 vezes mais brilhantes com o HL-LHC
É por isso que, durante anos, os engenheiros e físicos do Cern têm estado envolvidos na concepção de um LHC de alta luminosidade (HL-LHC) para passar de cerca de mil milhões de colisões protão-próton por segundo para 5, ou mesmo 7 mil milhões de colisões por segundo, o que deverá tornar possível acumular cerca de 10 vezes mais dados numa década, quando o HL-LHC, por sua vez, começar a caçar novas físicas.
Em 2018, o laboratório europeu anunciou em comunicado de imprensa que tinham começado as obras de engenharia civil do HL-LHC. Estas deverão já permitir a instalação em túneis e galerias subterrâneas de novos equipamentos criogénicos e sistemas de energia eléctrica associados a novos e numerosos componentes de alta tecnologia, como ímãs supercondutores e cavidades de radiofrequência. O objectivo é, nomeadamente, utilizar cerca de 130 novos ímanes para comprimir o pacotes de prótons e, portanto, aumentar o brilho dos feixes.
Como disse Fabiola Gianotti, Diretora Geral do Cern: “ o LHC de alta luminosidade ampliará o escopo do LHC além de sua missão inicial, trazendo novas oportunidades para descobertas, para medir com maior precisão as propriedades de partículas como o Bóson de Higgs e sondar ainda mais profundamente os constituintes fundamentais daUniverso “. Esperemos que então seja possível validar a teoria da supersimetria, ou mesmo descobrir que as partículas de matériaelétrons, neutrinos E quarks são na verdade compostos de rishons.
Então, finalmente, o HL-LHC, onde estamos?
Este é o objetivo do comunicado de imprensa do Cern, publicado online em meados de outubro de 2025.
Tudo sobre grupos de prótons com o HL-LHC. Para obter uma tradução francesa bastante precisa, clique no retângulo branco no canto inferior direito. As legendas em inglês devem aparecer. Em seguida, clique na porca à direita do retângulo, depois em “Legendas” e por fim em “Traduzir automaticamente”. Escolha “Francês”. © Cern
Feixes de prótons já são 40% mais brilhantes
Aprendemos que feixes de prótons com cachos mais concentrados e, portanto, propícios a um maior número de colisões por segundo foram de fato produzidos pela cadeia de aceleradores em que circularam e, finalmente, no próprio LHC no início de outubro. Inclusive foram produzidos feixes de 6,8 TeV, colidindo nos detectores gigantes.
Assim, durante algumas horas e para usar as palavras do comunicado de imprensa do Cern, pacotes contendo 230 mil milhões de protões (2,3 x 1011), ou 40% a mais que os cachos padrão formando os feixes usuais, percorreram bem o LHC, o que possibilitou o estudo do duração vida útil dos feixes em modo de colisão em condições próximas às do LHC de alta luminosidade.
Lembre-se que, como mostrado no primeiro vídeo logo no início deste artigo, uma sucessão de quatro aceleradores, que formam uma cadeia de injetores e pré-aceleração, aumenta a energia dos cachos de prótons antes de serem enviados para o grande loop de 27 quilômetros do LHC. São aceleradores que também tiveram que ser modernizados, bem como a infraestrutura necessária ao seu funcionamento.
Os testes de feixe não continuarão até o verão de 2026. Mas ainda teremos que esperar quatro anos para ver o LHC de alta luminosidade em serviço, momento de instalar o equipamento final necessário ao seu funcionamento.