Reveja: A 10 trilhões de °C, LHC pode ter criado novo estado da matéria

Imagem gerada em computador reproduz a colisão de átomos de chumbo

No último dia 7, o Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês), maior acelerador de partículas do mundo, começou a colidir átomos pesados (de chumbo), em vez da usual colisão entre prótons, o que causou a produção de "mini big bangs". Por causa desses fenômenos, o colisor está alcançando a temperatura de 10 trilhões de °C, marca recorde em um experimento científico. "A importância deste novo fato é que espera-se com essa temperatura a criação de um novo estado da matéria, o chamado plasma de quarks e glúons", diz o brasileiro Gilvan Augusto Alves, doutor em física e colaborador do projeto do LHC.

Essa comprovação, afirma Alves, é importante para verificar se a teoria das interações fortes - a cromodinâmica quântica - descreve de forma adequada as interações que mantém as partículas unidas no núcleo do átomo.

O que é a teoria da cromodinâmica quântica?
Desde que se observou que os prótons e nêutrons são compostos de quarks, ficou claro que a mesma força que mantém o núcleo atômico unido, chamada de força nuclear forte, também é responsável por manter os quarks unidos no interior de prótons e nêutrons. "A teoria da cromodinâmica quântica explica como acontecem as interações entre quarks, e consequentemente, toda a matéria nuclear."

Na opinião de Gilvan Alves, essa teoria é importante não só pelo fato de descrever as forças que formam prótons, nêutrons e toda a matéria nuclear, mas também por explicar como se produzem todos os outros tipos de quarks, como o quark top, e até mesmo como deve ser a produção do Bóson de Higgs, um dos principais objetivos dos experimentos do LHC.

Conclusões só depois de 2012
Essa foi a primeira vez que esse tipo de colisão de núcleos foi feita no LHC, e o processo deve durar até 6 de dezembro. Alves explica que a comunidade científica não espera um resultado conclusivo agora, pois o projeto possui outros objetivos mais imediatos. "Acontece que a prioridade do LHC é descobrir o bóson de Higgs e outros fenômenos que não estejam previstos pela teoria (da cromodinâmica quântica), então as colisões de núcleos pesados tem que esperar, pois até 2012 o LHC vai operar com prótons, que é o modo de operação onde se tem mais chance de produzir esses novos fenômenos", diz o pesquisador.

"Na verdade essa confirmação leva um certo tempo, pois são necessárias várias colisões com as mesmas características para que se tenha certeza que o estado foi produzido, e nem todas as colisões produzem o plasma de quarks e glúons. Além disso, espera-se que todos os experimentos (os detectores Alice, CMS e Atlas, que fazem os registros das colisões) confirmem esse estado e isso também não é imediato", falou.

Ele define esta fase como uma espécie de teste, que verificou se o acelerador funciona bem com a colisão de núcleos. "São necessários vários meses de colisões para que se tenham dados suficientes para uma resposta conclusiva, e isso só deve acontecer depois de 2012", revelou.

O acelerador de partículas vai continuar colidindo núcleos de chumbo para estudar em detalhes esse tipo de fenômeno até o dia 6 de dezembro. Depois disso, haverá uma pausa para manutenção e, em fevereiro de 2011, retomará as colisões de prótons a 7 teraelétron-volts (TeV) - energia 3,5 vezes superior a qualquer outro acelerador de partículas, mas bem abaixo dos 14 TeV que os pesquisadores pretendem atingir em 2013 -, que devem continuar até o final de 2011.

Como o LHC não derrete?
Mesmo atingindo tal temperatura, o equipamento não derrete devido à colisão dos núcleos de chumbo ocorrer no vácuo do acelerador. Quando as partículas resultantes da colisão atingem os detectores, que estão fora do vácuo, a temperatura já é baixa o suficiente para não causar problemas ao equipamento, embora ainda cause algum tipo de dano pela radiação intensa, o que segundo Gilvan Alves, "é aceitável".