O supercolisor de átomos que pode ajudar a desvendar 95% do Universo

Pesquisadores do maior acelerador de partículas do mundo, na Suíça, apresentaram propostas para criar um novo supercolisor muito maior do que o atual.

O seu objetivo é descobrir novas partículas que revolucionariam a Física e levariam a uma compreensão mais completa de como o Universo funciona.

Se o projeto for aprovado, o novo acelerador será três vezes maior que a atual máquina gigante da Organização Europeia para a Investigação Nuclear (Cern).

Mas o seu preço de US$ 15 bilhões (R$ 74,6 bilhões) desperta preocupações. Um crítico do projeto diz que um gasto dessa magnitude seria "imprudente".

Esse dinheiro — que é apenas o custo inicial de construção — viria dos países membros da Cern, incluindo o Reino Unido. Alguns especialistas questionaram se o projeto faz sentido do ponto de vista econômico.

A maior conquista do Grande Colisor de Hádrons (LHC) até agora foi a detecção de uma nova partícula chamada Bóson de Higgs em 2012. Mas desde então sua ambição de realizar duas grandes descobertas da Física — a matéria escura e a energia escura — não foi possível.

Alguns dos pesquisadores acreditam que existem opções mais baratas do que construir um novo supercolisor.

A nova máquina é chamada de Future Circular Collider (FCC). A diretora-geral do Cern, professora Fabiola Gianotti, disse à BBC News que, se ela for aprovada, será uma "bela máquina".

"É uma ferramenta que permitirá à humanidade dar enormes passos na resposta a questões da Física fundamental sobre o nosso conhecimento do Universo. E para isso precisamos de um instrumento mais poderoso para responder a estas questões", disse ela.

O LHC, da Cern, está localizado na fronteira entre a Suíça e a França, perto de Genebra.

O LHC consiste em um túnel circular subterrâneo com 27 km de circunferência. Ele acelera o interior dos átomos (hádrons) no sentido horário e anti-horário a velocidades próximas à velocidade da luz e, em certos pontos, colide-os com mais força do que qualquer outro equipamento no mundo.

As partículas subatômicas menores que sobram das colisões ajudam os cientistas a descobrir de que são feitos os átomos e como eles interagem entre si.

Descoberta revolucionária

A detecção da partícula do Bóson de Higgs pelo colisor há mais de 10 anos foi inovadora.

A existência de um bloco de construção que dá forma a todas as outras partículas do Universo foi prevista em 1964 pelo físico britânico Peter Higgs, mas só foi descoberta no LHC em 2012. Essa foi a peça final do quebra-cabeça da teoria atual da física subatômica, que é chamada de Modelo Padrão.

A proposta é que o novo FCC seja construído em duas etapas. A primeira parte começará a operar em meados da década de 2040 e fará colidir elétrons. Espera-se que o aumento da energia produza um grande número de partículas de Higgs para os cientistas as estudarem em detalhe.

A segunda fase começará na década de 2070 e exigirá ímãs mais potentes — tão avançados que ainda sequer foram inventados. Em vez de elétrons, prótons mais pesados serão usados na busca por novas partículas.

O FCC terá quase três vezes a circunferência do LHC — impressionantes 91 km — e duas vezes mais profundidade.

Mas por que é preciso haver um colisor de hádrons ainda maior?

Isto acontece porque o LHC, cuja construção custou US$ 4,7 bilhões e começou a funcionar em 2008, ainda não foi capaz de encontrar partículas que ajudem a explicar 95% do cosmos.

Os cientistas ainda estão à procura de duas grandes incógnitas. Uma delas é a força chamada energia escura, que atua como o oposto da gravidade e separa objetos no Universo, como galáxias. A outra é a matéria escura, que não pode ser detectada, mas a sua presença é sentida através da gravidade.

"Estamos perdendo algo grande", diz Gianotti.

Ela diz que o FCC é necessário porque a descoberta destas partículas escuras levaria a uma nova teoria mais completa de como o Universo funciona.

Há mais de 20 anos, muitos pesquisadores do Cern previram que o LHC encontraria essas partículas misteriosas. Mas isso nunca aconteceu.

Críticos como Sabine Hossenfelder, do Centro de Filosofia Matemática de Munique, dizem que não há garantia de que o novo colisor terá sucesso.

"A Física de partículas é uma área de pesquisa grande e bem financiada por razões históricas, tendo crescido a partir da Física Nuclear, e precisa voltar a um tamanho razoável, talvez um décimo do seu tamanho atual", disse ela.

Um ex-conselheiro científico chefe do governo do Reino Unido, professor David King, disse à BBC News que acreditava que gastar US$ 15 bilhões no projeto seria "imprudente".

"'Quando o mundo enfrenta ameaças da emergência climática, não seria mais sensato canalizar estes fundos de investigação para esforços para criar um futuro administrável?'"

E há também um debate entre os próprios físicos de partículas sobre se um colisor circular gigante seria a melhor opção para se atingir os resultados desejados.

O professor Aidan Robson, da Universidade de Glasgow, disse à BBC que um colisor construído em linha reta seria mais barato.

"Existem três vantagens principais. Em primeiro lugar, uma máquina linear poderia ser feita etapa por etapa. Em segundo lugar, o perfil de custo seria bastante diferente — portanto, a etapa inicial custaria menos. E, em terceiro lugar, o túnel seria mais curto, e você poderia fazê-lo mais rápido", disse ele.

Mas a FCC é a opção preferida do Cern. É o resultado de uma ampla consulta entre físicos na Europa e em todo o mundo. O centro agora está em processo de avaliar a reação à sua proposta por parte dos seus países membros, que terão de pagar pela nova máquina.