Este não é o hora certa para um acelerador de partículas maior. Mas o CERN, o centro de física europeu com sede em Genebra, Suíça, tem planos – grandes planos. A maior instalação de física de partículas do mundo, atualmente operando o maior colisor de partículas do mundo, anunciou que pretende construir uma máquina ainda maior, conforme revelado em uma coletiva de imprensa e comunicado hoje.
Com isso, O CERN decidiu que quer prosseguir com a primeira etapa de um plano para o Colisor Circular do Futuro (FCC), hospedado em um túnel em forma de anel de 100 quilômetros, ou pouco mais de 60 milhas, de circunferência. Esta máquina poderia finalmente atingir energias de colisão de 100 tera-elétron-volts, cerca de seis vezes a energia de colisão do Grande Colisor de Hádrons (LHC) atualmente em operação. Ao atingir altas energias sem precedentes, o novo colisor permitiria uma visão mais profunda da estrutura da matéria e ofereceria a possibilidade de encontrar novas partículas.
Ainda não está claro se a visão completa virá a existir. Mas o CERN anunciou que é de “alta prioridade” para a organização dar o primeiro passo no caminho para o FCC: encontrar um local adequado para o túnel e construir uma máquina para colidir elétrons e pósitrons com energias semelhantes às do LHC (que, no entanto, usa prótons em prótons). A decisão se o CERN irá avançar para as colisões de alta energia entre prótons só virá depois de vários anos de estudo e deliberação.
Esta primeira etapa também foi apelidada uma “fábrica de Higgs”, porque é especialmente projetada para produzir grandes quantidades de bósons de Higgs. O bóson de Higgs, descoberto no CERN em 2012, era a última partícula que faltava no modelo padrão da física de partículas. Com a nova máquina, os físicos de partículas querem medir suas propriedades, e as propriedades de algumas partículas descobertas anteriormente, com mais detalhes. (O Japão está considerando construir um colisor linear com um propósito semelhante à fábrica de Higgs do CERN, mas o comitê que trabalha na ideia não tomou uma decisão definitiva em seu relatório do ano passado. A China está considerando um colisor circular semelhante em escopo e tamanho ao plano completo do FCC do CERN , mas uma decisão não é esperada até o próximo ano.)
Mas o plano do CERN, se totalmente executado, custaria dezenas de bilhões de dólares. Os números exatos não estão disponíveis porque as estimativas de orçamento apresentadas pelo CERN geralmente não incluem o custo de operação. Indo pelos custos de operação do Grande Colisor de Hádrons, os custos do novo colisor provavelmente totalizariam pelo menos US $ 1 bilhão por ano. Para uma instalação que pode operar por 20 anos ou mais, isso é comparável aos custos de construção.
Esses são números impressionantes, sem dúvida. Na verdade, os aceleradores de partículas são atualmente os experimentos de física mais caros que existem. Seu preço é mais alto do que até mesmo o próximo tipo de experimento mais caro, telescópios em missões por satélite.
A principal razão do custo ser tão alto é que, desde a década de 1990, houve apenas incrementos melhorias na tecnologia do colisor. Como consequência, a única maneira de alcançar energias mais elevadas hoje é construindo máquinas maiores. É o tamanho físico absoluto – os longos túneis, os muitos ímãs necessários para preenchê-los e todas as pessoas necessárias para fazer isso – que torna os compactadores de partículas tão caros.
Mas, embora o custo desses aceleradores aumentou, sua relevância diminuiu. Quando os físicos começaram a construir colisões na década de 1940, eles não tinham um inventário completo das partículas elementares e sabiam disso. Novas medições trouxeram novos quebra-cabeças, e eles construíram aceleradores maiores até que, em 2012, o quadro estivesse completo. O modelo padrão ainda tem algumas pontas soltas, mas testá-las experimentalmente exigiria energias pelo menos dez bilhões de vezes maiores do que até mesmo o FCC poderia testar. O caso científico para um próximo colisor maior é, portanto, atualmente limitado.
Claro, é possível que um próximo colisor maior fizesse uma descoberta revolucionária. Alguns físicos esperam, por exemplo, que possa oferecer pistas sobre a natureza da matéria escura ou energia escura.
Sim, pode-se esperar. Mas não há razão para que as partículas que compõem a matéria escura ou a energia escura apareçam na faixa de energia do novo dispositivo. E, para começar, presumindo que sejam partículas, para as quais não há evidências. Além disso, mesmo que sejam partículas, as colisões altamente energéticas podem não ser a melhor maneira de procurá-las. Partículas que interagem fracamente com pequenas massas, por exemplo, não são algo que se procura com grandes colisões.
E existem tipos inteiramente diferentes de experimentos que podem levar a descobertas a custos muito menores, como medições de alta precisão em baixas energias ou aumentando as massas de objetos em estados quânticos.Ir para energias mais elevadas não é a única maneira de progredir nos fundamentos da física; é apenas o mais caro.
Nessa situação, os físicos de partículas devem se concentrar no desenvolvimento de novas tecnologias que possam trazer os coletores de volta a uma faixa de preço razoável e impedir a escavação de mais túneis. A tecnologia mais promissora no horizonte é um novo tipo de aceleração de “campo de vigília” que pode diminuir drasticamente a distância necessária para acelerar as partículas e, portanto, diminuir o tamanho dos coletores. Outra tecnologia revolucionária seriam os supercondutores em temperatura ambiente que poderiam tornar os ímãs fortes nos quais os coletores dependem mais eficientes e acessíveis.
Analisar essas novas tecnologias também está entre as prioridades do CERN. Mas, como a atualização da estratégia revela, os físicos de partículas ainda não acordaram para sua nova realidade. Os coletores de partículas maiores já chegaram ao fim. Hoje, têm pouco retorno científico sobre o investimento e, ao mesmo tempo, quase nenhuma relevância para a sociedade. Grandes projetos científicos tendem a beneficiar a educação e a infraestrutura, mas isso não é específico dos colisores de partículas. E se for Esses efeitos colaterais são o que realmente nos interessa, então devemos pelo menos investir nosso dinheiro em pesquisas científicas com relevância social.
Ora, f ou, por exemplo, ainda não temos um centro internacional de previsões climáticas, que pelas estimativas atuais custaria “apenas” US $ 1 bilhão em 10 anos? Isso é um amendoim em comparação com o que a física de partículas absorve, mas muito mais importante. Ou por que, você deve ter se perguntado recentemente, não temos um centro de modelagem de epidemias?
É porque muito financiamento para a ciência é distribuído com base na inércia. No século passado, a física de partículas cresceu e se tornou uma comunidade grande, muito influente e bem conectada. Eles continuarão construindo coletores de partículas maiores enquanto puderem, simplesmente porque é isso que os físicos de partículas fazem, faça sentido ou não.
É hora de a sociedade adotar uma abordagem mais iluminada para financiar grandes projetos de ciência do que continuar a dar dinheiro àqueles a quem deram dinheiro anteriormente. Temos problemas maiores do que medir o próximo dígito na massa do bóson de Higgs.