25 de February de 2024

Por que o Grande Colisor de Hádrons do CERN está em busca de fótons invisíveis?

O Grande Colisor de Hádrons está perto de revelar os mistérios dos fótons escuros. Devemos nos preocupar? (Spoiler: não é necessário temer).

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No verão de 2022, o TikTok ficou extremamente agitado com a notícia de que o Grande Colisor de Hádrons, um colisor de partículas operado pelo CERN em uma enorme instalação na fronteira entre a Suíça e a França, estava prestes a ser reiniciado depois de ter sido desligado devido a uma série de descobertas pouco empolgantes.

No passado, havia uma preocupação de que reiniciar colisões de partículas poderia resultar em situações de fim do mundo de filmes de ficção científica, como convocar criaturas semelhantes a Stranger Things ou destruir o universo. No entanto, nada disso realmente aconteceria, mas talvez pudéssemos considerar o momento em que o interesse em uma vitória para a ciência diminuiu abruptamente.

Segundo uma declaração do CERN em 27 de dezembro, alguns dos resultados dos experimentos mais recentes do LHC estão prontos para serem divulgados ao público, e eles envolvem a descoberta de fótons escuros.

Quais são as ações do CERN desde 2022 e qual é a relação com os fótons escuros?

A nova declaração é proveniente do grupo de pesquisadores do Compact Muon Solenoid (CMS) do CERN, que está divulgando dados dos experimentos da rodada “Run 3” que começaram em meados de julho de 2022. O Run 3 é significativo porque, devido a uma pausa nos experimentos, o LHC entrou nessa fase com melhorias recentes, resultando em uma maior luminosidade instantânea em comparação com as corridas anteriores. Isso significa que mais colisões de partículas podem ocorrer a qualquer momento.

Nos novos dados analisados, com data de agosto de 2023, a equipe do CMS estava em busca de fótons escuros na decomposição dos bósons de Higgs. O bóson de Higgs é conhecido como a antiga partícula de baleia branca do CERN, que foi descoberta em 2012 com grande alarde. Os fótons escuros, caso realmente existam, são alvos promissores para experimentação, principalmente porque se acredita que sejam partículas de longa duração (LLPs), ou seja, que existem por mais de um décimo de um bilionésimo de segundo.

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De maneira geral, a equipe CMS está em busca de diversas LLPs, sendo o fóton escuro uma partícula teórica em específico. Essas LLPs se decompõem em partículas mais observáveis, semelhantes aos múons, que são elétrons mais pesados. Essa é a razão pela qual essas descobertas estão sendo feitas pela equipe Compact Muon Solenoid, caso você esteja acompanhando os avanços na física atual.

Qual é a definição de um fóton escuro e qual é o motivo pelo qual o CERN está em busca dele?

Os fótons escuros, além de serem LLPs, também seriam classificados como algo “incomum”, indicando que eles existiriam fora das normas da física convencional, que é um conjunto de regras confiáveis para o comportamento e efeitos das partículas conhecidas. É importante observar que nem tudo que é considerado “incomum” é necessariamente algo exótico. A gravidade, por exemplo, existe fora do modelo padrão.

Os cientistas teóricos afirmam que os fótons escuros são partículas relacionadas à matéria escura. Na física não-científica, a matéria escura não é nem uma arma, nem um combustível para impulsionar a viagem espacial, mas sim uma substância teórica misteriosa que não emite luz, mas tem efeitos gravitacionais, ou pelo menos aparenta ter. Os fótons escuros desempenhariam um papel nas interações entre partículas de matéria escura, de forma similar ao papel que os fótons normais desempenham no eletromagnetismo.

  • Acabou de ser observado pelos cientistas um derretimento contínuo ocorrendo sob o glaciar do “Doomsday”.
  • Essas espécies de animais foram completamente eliminadas em 2023.

O CERN descobriu partículas de luz obscuras?

Até o momento, os dados do CERN sobre essa experiência não apresentam evidências conclusivas da existência de fótons escuros. Em vez disso, a nova declaração inclui métodos avançados de análise de colisão de partículas. O aumento da luminosidade instantânea significa que há muito mais dados para serem analisados, tanto que, de fato, “o registro de cada colisão esgotaria rapidamente todo o armazenamento de dados disponível”, conforme mencionado na declaração de 27 de dezembro.

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Ao invés disso, o time do CMS utiliza um sistema algorítmico chamado de “o gatilho” (Parece que eles estão intencionalmente tentando assustar o TikTok?). Esse gatilho identifica somente as colisões que possam ser interessantes, permitindo que os dados relevantes sejam armazenados e descartando o restante.

Juliette Alimena, uma física de partículas que atua no experimento CMS, nota que o gatilho possibilita a coleta de um maior número de eventos em comparação ao passado, especialmente dos múons que se movem a distâncias variando de algumas centenas de micrômetros até vários metros do ponto de colisão. Devido a essas melhorias, a probabilidade de encontrar fótons escuros no CMS agora é consideravelmente maior.

Logo, a falta de evidências até o momento sobre a existência de fótons escuros pode ser interpretada como uma notícia desanimadora vinda da CERN. Contudo, é possível argumentar de maneira otimista que a ausência de progresso nos dados permite que os cientistas saibam em quais áreas não devem mais procurar. Dessa forma, eles podem aprimorar seus modelos e continuar com a pesquisa.