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Antes que o LHC (Large Hadron Collider – Grande Colisor de Hádrons) fosse ligado, em 2010, muito se especulou sobre a possibilidade de que suas colisões de partículas produzissem buracos negros que engoliriam a Terra. Contudo, as teorias sobre buracos negros criados pelo LHC parecem estar ganhando momento entre os físicos – ao menos, buracos negros microscópicos.

É o que nos explica a física Kelly Izlar, em um artigo escrito para a revista Symetry, dos laboratórios Fermilab/SLAC.

Como funciona o LHC

É o maior acelerador de partículas e o de maior energia existente do mundo. Dentro deles, as partículas que compõem os átomos – como prótons e elétrons – são aceleradas a velocidades próximas à da luz. Durante o trajeto pelo grande túnel, elas se chocam contra obstáculos ou até mesmo umas com as outras. Para quê? Para os cientistas entenderem melhor os mais ínfimos componentes da matéria. Os quarks, por exemplo, que formam prótons e nêutrons, só foi descoberto em aceleradores. Só com esse tipo de equipamento é possível quebrar partículas incrivelmente densas e milhões de vezes menores que o átomo.

Dentro do anel de 27 km de circunferência, bilhões de prótons, impulsionados por fortíssimos ímãs, são atirados uns contra os outros a uma velocidade próxima à da luz (300 000 km/s)

Mais de 40 milhões de choques acontecem a cada segundo. Isso ocorre no interior de detectores, para que os físicos saibam onde e como surgirão as partículas resultantes das colisões

Quando dois prótons colidem, eles se despedaçam em quarks, elétrons e fótons

Quase que instantaneamente, quarks se unem para formar os chamados mésons. Também surgem os múons – um tipo de elétron 207 vezes mais pesado que o normal

Ao estudar essas partículas, os físicos podem entender melhor a natureza da matéria e ter uma idéia de como ela se formou após o Big Bang.

A busca por buracos negros microscópicos

Encontrar micro-buracos negros no LHC poderia denunciar a existência de dimensões extras, o que poderia explicar por que a gravidade parece ser tão fraca.
A energia necessária para formar um buraco negro como o que existe no centro da nossa galáxia – a quantidade de energia contida em uma estrela super-maciça morrendo e colapsando sobre si mesma – é muitas vezes maior do que o que poderíamos obter em nossos laboratórios terrestres.
No entanto, se certas teorias sobre a natureza da gravidade estiverem corretas, pode haver uma maneira para os físicos criarem um tipo muito diferente de buraco negro – um tipo tão pequeno e de vida tão curta que sua presença só poderia ser inferida a partir de seu efeito sobre as partículas subatômicas em um detector de partículas.

E esse processo pode estar ao alcance do Grande Colisor de Hádrons.

De acordo com algumas teorias, há mais do que apenas três dimensões do espaço.
A existência de dimensões extras poderia oferecer uma resposta para um dos mistérios mais proeminentes da física atual: por que a gravidade é tão fraca, quando as outras forças fundamentais são tão fortes?

Quanto mais dimensões houver, mais a gravidade irá se diluir em distâncias cada vez maiores. A força irá enfraquecer conforme se espalha para mais longe, mas vai ser surpreendentemente forte em distâncias curtas.

Se existirem 10 dimensões, por exemplo, então a força gravitacional deve se propagar através de muito mais dimensões espaciais do que podemos detectar; ela vai parecer fraca para nós somente porque sua maior parte é perdida nas dimensões invisíveis.

Os físicos sabem que é necessária certa quantidade de energia – muito mais do que o LHC poderia produzir – para fazer um buraco negro microscópico.

Mas se a gravidade for mais forte do que pensamos então o limiar de energia necessária poderia estar ao alcance tanto do LHC quanto das colisões de raios cósmicos com a atmosfera da Terra, afirma o físico teórico Steve Giddings, da Universidade da Califórnia em Santa Barbara.

“O que é sensacional sobre buracos negros microscópicos e dimensões extras é que existem muitas maneiras de procurar por eles,” concorda John Paul Chou, da Universidade Rutgers, que atua como coorganizador do grupo de física exótica no experimento CMS no LHC. “Mas o LHC é o meio mais limpo e mais óbvio para criá-los e encontrá-los.”

Quando duas partículas chocam-se destrutivamente quase à velocidade da luz, uma pequena quantidade de energia concentra-se fortemente em um espaço minúsculo. Se existirem dimensões extras, a colisão poderia revelar a força oculta da gravidade – a energia e a densidade poderiam ser altas o suficiente para se fundirem em um buraco negro microscópico.

Um micro-buraco negro seria muito pequeno e teria uma vida curta demais para ter um efeito significativo sobre seus arredores.

Buracos negros microscópicos não vão destruir a Terra

A única pista que os cientistas teriam seria uma explosão de partículas extras.

Mas o seu efeito sobre o nosso entendimento da natureza em nível quântico seria enorme. Se os físicos conseguissem produzir buracos negros microscópicos no LHC, eles teriam a prova de que existem mais de três dimensões do espaço.

Os cientistas estão de olho, mas até agora, não encontraram sinais de buracos negros microscópicos, afirma Chou: “Então, ou eles não existem, ou eles são tão raros que nós ainda não geramos um.”

Os cientistas poderiam procurar outras dimensões de outras formas, como tentar encontrar versões mais pesadas de partículas conhecidas que poderiam existir somente se houvesse mais de três dimensões, ou procurar evidências de grávitons, portadores hipotéticos da força da gravidade, que fugiram para outras dimensões, deixando uma zona vazia nos detectores.

Mas se o micro-buracos negros não fizerem sua aparição no LHC quando ele for religado em energias mais elevada, em 2015, os físicos terão de ajustar suas teorias e suas abordagens.

“Isso não vai descartar qualquer teoria por si só,” disse Chou, “mas vai limitá-las fortemente, como já fizeram as rodadas recentes de 2010-2012 no LHC.”

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Colaborador

Marcio Augusto de Souza  -  Facebook  -  Site Pessoal

Estudante de Engenharia de Produção

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