(Scientific American Brasil) O Tevatron, no Fermi National Accelerator Laboratory em Batavia, Illinois, que era o melhor acelerador de partículas dos Estados Unidos e, por muitos anos, o aparelho mais poderoso do gênero no mundo, foi desligado em setembro. Os avanços de física obtidos devido ao acelerador, incluindo a descoberta de 1995 do quark top, foram tão importantes que era fácil pensar no Tevatron e no seu laboratório como sendo a mesma coisa.
Entretanto, apesar de prótons e antiprótons não mais percorrerem os seis quilômetros de curvas do Tevatron, a vida no Fermilab continua. O fim do Tevatron não significa, contudo, o fim do Fermilab. “Temos 10 aceleradores aqui no local”, lembrou Steve Holmes, físico do Fermilab, um pouco irritado. “Nós apenas desligamos um deles, entende?” Como vários cientistas com quem conversei, Holmes fez questão de salientar que a colisão de feixes de partículas de alta energia não é a única maneira de descobrir a nova física com aceleradores.
Os Estados Unidos entregaram a “fronteira da energia” para a Europa, disse Harris: o Large Hadron Collider do CERN, nos arredores de Genebra, é projetado para acelerar sete vezes mais feixes de partículas que a energia alcançável no Tevatron. Segundo Harris, projetos novos e em andamento no Fermilab se concentram em questões de física que não requerem um acelerador gigantesco, um dos maiores do mundo. Muitos destes projetos dependem menos de feixes produtores de energia e mais de intensidade, produzindo feixes com enorme quantidade de partículas para procurar decaimentos ou interações raros.
Tomemos a física de neutrinos, por exemplo. Neutrinos são partículas subatômicas difíceis, que só podem ser estudadas a fundo com um feixe intenso de partículas. É tão raro interagirem com a matéria comum que, para cada 1.500 neutrinos registrados por um detector maciço, especialmente concebido, outros bilhões deles passarão sem detecção. Então, é preciso criar muitos. Os neutrinos, já misteriosos, ficaram ainda mais no outono passado, quando um experimento europeu chamado Opera (Oscillation Project with Emulsion-Tracking Apparatus) constatou que pulsos de neutrinos pareceram fazer o trajeto do CERN para um laboratório subterrâneo, na Itália, um pouco mais rápido que a velocidade da luz, violando um dos dogmas principais da física moderna.
O Fermilab tem um experimento próprio com neutrinos, de tecnologia de ponta, que poderá confirmar ou (como a maioria suspeita) refutar a afirmação do Opera, bem como explorar outros mistérios destas partículas. O Minos (Main Injector Neutrino Oscillation Search) dispara um feixe de neutrinos através de dois detectores, um no Fermilab e um em uma mina de Minnesota, a cerca de 735 km de distância. Além de cronometrar os neutrinos para determinar sua velocidade, o Minos investiga um estranho fenômeno chamado oscilação de neutrinos. Ocasionalmente, uma das partículas oscila entre “sabores” em seu trajeto através do Centro-Oeste, assim um neutrino do múon se torna um neutrino do tau. Um projeto planejado de nome NOvA sucederá o Minos, estendendo a linha de base da experiência de neutrinos para cerca de 800 km e adicionando um detector muito maior, nos confins de Minnesota.
Há ainda o proposto Long Baseline Neutrino Experiment (LBNE), que enviaria neutrinos em uma viagem interestadual ainda mais longa, de 1.300 km, do Fermilab para um detector subterrâneo em Dakota do Sul. O LBNE, declarou Harris, seria capaz de comparar as oscilações de sabor dos neutrinos às de suas antipartículas. A grande questão sobre neutrinos é saber se eles são suas próprias antipartículas. E uma modernização multibilionária proposta do laboratório, o Project X, acrescentaria novos aceleradores de prótons para aumentar a intensidade dos feixes de alimentação do LBNE e de outros projetos do Fermilab.
Conforme a memória do Tevatron se desvanece, todos os olhos se voltam para a busca por alta energia do Large Hadron Collider, que tem uma boa chance de finalmente descobrir neste ano a tão procurada partícula Higgs. Mas nenhum laboratório, por mais potente que seja, pode fazer tudo. Laboratórios de partículas mais antigos continuam a ser centros vibrantes de descobertas: lugares como o Brookhaven National Laboratory e o SLAC National Accelerator Laboratory também já foram muito conhecidos por seus aceleradores de partículas, mas, desde então, desenvolveram diferentes campanhas de pesquisa. Se o Fermilab conseguir convencer os financiadores do Congresso que vale a pena explorar a fronteira da intensidade, esta nova direção pode angariar algumas surpresas para os físicos americanos.
“Esta é uma oportunidade para os Estados Unidos estabelecerem uma posição de liderança nesta área tão importante da física, que durará por décadas”, avaliou Holmes, do Fermilab, ao Physics World. “Se fizermos tudo certo, vamos arrasar a concorrência.”
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