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Posts Tagged ‘LHC’

CMS e ATLAS esperam descobrir o Higgs até 2012

quinta-feira, 31 mar 2011; \13\America/New_York\America/New_York\k 13 5 comentários

Detector CMS em fase de montagem em 2008. Foto: Michael Hoch.

Hoje a Physics World publicou uma entrevista com Guido Tonelli, porta-voz do experimento CMS, e Pippa Wells, porta-voz do ATLAS. Ambos afirmam que CMS e ATLAS darão uma resposta definitiva para a existência do bóson de Higgs até final de 2012. A expectativa é que os dados do LHC de 2011 e de 2012 serão necessários para poder vasculhar o Higgs em toda a janela de massa que ele pode existir, que é atualmente de 115 a 600 GeV (para uma comparação, a massa do próton é aproximadamente 1 GeV). O Higgs é a única partícula do Modelo Padrão que ainda não foi positivamente detectada.

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Atualizações do Ultra Deep Field, Planck e LHC

quarta-feira, 9 dez 2009; \50\America/New_York\America/New_York\k 50 Deixe um comentário

Planck

Já faz algum tempo que eu gostaria de passar a notícia (atrasada) que o satélite Planck vai bem, obrigado. No presente momento, o cronograma atualizado da missão espera que em 2012 os resultados das medidas precisas de anisotropia da radiação cósmica de fundo se tornem públicas.

Ultra Deep Field

Logo depois que o Hubble sofreu sua atualização este ano, a câmera do Hubble Ultra Deep Field (HUDF) permitiu detectar as primeiras galáxias com redshift z ~ 8 (o recorde era z ~ 7). E ontem a imagem do HUDF foi atualizada.

Hubble Ultra Deep Field 2009

LHC

O LHC realizou a primeira colisão de prótons a energia de 2.36 TeV.

LHC: 2.36 TeV

segunda-feira, 30 nov 2009; \49\America/New_York\America/New_York\k 49 Deixe um comentário

Monitor na sala de controle do feixe do LHC mostra 1.17 TeV por feixe de prótons. Hoje o acelerador alcançou a marca de 1.18 TeV por feixe.

Aconteceu hoje: o LHC superou a marca de 1.96 TeV do Fermilab operando a uma energia combinada de 2.36 TeV dos dois feixes de prótons no anel principal! Eba! 🙂 Nos primeiros quatro meses de 2010, a equipe do feixe do LHC pretende acelerar os prótons a uma energia combinada de 7 TeV (energia do centro de massa). O objetivo é chegar a 14 TeV no centro de massa, ou seja 7 TeV em cada próton (no referencial do laboratório). Cada quark e glúon do próton terá uma energia de aproximadamente 1 TeV, fazendo o LHC um acelerador de partículas que colide quarks e glúons juntos a energias de aproximadamente 2 TeV. Essa energia é convertida no produto de decaimento das colisões quarks e glúons, e permite janela suficiente para produzir o bóson de Higgs, que deve ter da ordem de 100 GeV/c2 de massa — uma partícula elementar de massa próxima aos núcleos naturais mais pesados, como o rádio.

Notícia completa: CERN.

Crédito das fotos: CERN.

Comissão de feixe do LHC comemora o controle do feixe estável a alta energia.

Primeira colisão de prótons do LHC ocorreu hoje

segunda-feira, 23 nov 2009; \48\America/New_York\America/New_York\k 48 Deixe um comentário

Um dos primeiros eventos do LHC, reconstruído no detetor ALICE.

As 11h da manhã (hora de Brasília) de hoje, a primeira colisão de prótons foi detectada no LHC! Os prótons circularam a uma energia de 900 GeV (no referencial do centro de massa). O primeiro evento foi registrado a essa hora no ATLAS, depois outra colisão ocorreu no CMS e finalmente outras duas no LHCb e ALICE.

Se tudo correr bem, a comissão que está trabalhando no feixe de prótons do LHC pretende acelerar prótons a 2.4 TeV no centro de massa (CM) até o final de dezembro. Quando este dia chegar, o LHC será oficialmente o acelerador de partículas mais energético do mundo, sobrepujando o Tevatron no Fermilab que opera atualmente a 1.9 TeV no CM.

A presente fase do LHC tem dois objetivos: 1) testar o feixe de prótons no anel circular principal, como o tempo de vida dentro do anel, e 2) servir de dados iniciais para os experimentos calibrarem seus detetores. O objetivo do experimento na sua próxima fase é produzir colisões entre prótons a 14 TeV no CM, suficiente para descobrir — ou descartar a existência — o bóson de Higgs, a única partícula elementar do Modelo Padrão que ainda não foi detectada. O CMS e o ATLAS se encarregarão desta busca, assim como a análise de possíveis novas partículas não incluídas no Modelo Padrão. O LHCb estudará as reações de violação da simetria matéria-antimatéria e paridade do Modelo Padrão, o mecanismo de Cabibbo, Kobayashi e Maskawa, em energias mais altas e com maior precisão no setor menos estudado dessa violação, os dos quarks pesados bottom e top, e ALICE iniciará seu programa científico quando o LHC substituir o feixe de prótons por feixes de núcleos pesados para estudar o plasma de quarks e glúons.

Quando estiver em operação dentro de seu programa científico de descoberta, o LHC trará informações sobre uma escala de tamanho da Natureza ainda completamente inexplorada, uma grande revolução na física de fato. Grande parte dos físicos teóricos de partículas esperam que novos fenônemos surjam na escala estudada pelo LHC por causa do problema da hierarquia da massa do bóson de Higgs.

Mais sobre essa notícia no site oficial do CERN.

LHC volta a funcionar e prótons realizam meio percusso com sucesso

quarta-feira, 11 nov 2009; \46\America/New_York\America/New_York\k 46 Deixe um comentário

Detetor CMS do LHC visualiza passagem de um feixe de prótons no anel principal.

Neste sábado, sete de novembro, um feixe de prótons foi com sucesso injetado no acelerador de partículas LHC do CERN, viajou metade da circunferência de 27 km do acelerador, passando pelos detetores do LHCb e do CMS, reportou o CERN na segunda-feira, 9 de novembro. A imagem que você vê acima é a reconstrução de eventos causados pela passagem do feixe de prótons de baixa energia pelo anel. Este primeiro passo da aceleração de prótons pelo anel principal produziu dados que serão utilizados pela colaboração CMS para verificar o funcionamento do detetor na região de baixa energia em que a física é conhecida. O objetivo do LHC é colidir dois feixes de prótons a energias de até 7 TeV cada feixe, frente a frente. O experimento permitirá físicos estudarem a estrutura da matéria nos tamanhos de 10-18m (uma fração bilhão de bilhão de bilhão de um metro), mil vezes menor que o tamanho do próton. Para uma perspectiva: a diferença de tamanho entre uma pilha dos 100 prédios mais altos do mundo (do tamanho do antigo World Trade Center de Nova York) e uma pessoa, é a mesma entre uma bactéria e um átomo; o átomo é maior que o próton na mesma proporção que mil arranha-céus empilhados são maiores que uma pessoa, e finalmente, o LHC estudará a Natureza em uma escala 10 mil vezes menor que o próton, equivalente a diferença de tamanho de 10 mil arranha-céus empilhados em comparação a uma pessoa.

A notícia original do CERN pode ser por enquanto encontrada na página principal do site do CERN.

O realejo do dia…

quinta-feira, 29 out 2009; \44\America/New_York\America/New_York\k 44 Deixe um comentário

Pra quem não conhece, o Marcus du Sautoy, além de professor de matemática em Oxford, é o atual autor da coluna Sexy Maths (Matemática Sexy) no Times de Londres.

A palestra dele no TED foi muito bacana — por isso mesmo, eu a reproduzo abaixo.

Something happens which is not observable: [Pierre] Curie’s more phenomenological approach led him to emphasize the role of “non-symmetry”, rather than symmetry, so that he was the first to appreciate the role of symmetry breaking as a necessary condition for the existence of phenomena.

De saidêra, deixou os comedinhas abaixo,

😈

O realejo do dia…

sexta-feira, 12 jun 2009; \24\America/New_York\America/New_York\k 24 Deixe um comentário

Realejo do dia…

terça-feira, 5 maio 2009; \19\America/New_York\America/New_York\k 19 Deixe um comentário

Esse é o mais recente “LHC News”, um videocast direto do LHC:

LHC e nova física

segunda-feira, 23 mar 2009; \13\America/New_York\America/New_York\k 13 6 comentários

09 dez. 2008: remoção de ímãs para reparo no LHC. O acelerador deve voltar a funcionar em outubro deste ano.

09 dez. 2008: remoção de ímãs para reparo no LHC. O acelerador deve voltar a funcionar em outubro deste ano.

Boa noite de segunda-feira! 🙂

Hoje há dois posts interessantes na blogoesfera sobre o LHC parcialmente sobre o mesmo tema. Um do Marcelo Gleiser e outro do Peter Woit comentando um recente texto de Freeman Dyson sobre o último livro do Frank Wilczek. O ponto em comum é o seguinte: os filtros de dados do LHC não poderiam esconder física nova?

Para entender a pergunta, permitam-me usar um exemplo já mais ou menos bem estabelecido, o WMAP Haze. Os satélites COBE e WMAP medem fótons que chegam aos detetores e apenas isso. Cabe aos físicos experimentais fazer uma análise dos dados para extrair o que é considerado a radiação cósmica de fundo (CMB) prevista pelo Big Bang de qualquer outro tipo de sinal que chega ao detetor. Em parte esse problema não é muito difícil porque a teoria é de que a CMB é praticamente homogênea e isotrópica no referencial da Terra, com pequenas contaminações devido a mudança de referencial — já que a Terra não está em repouso em relação a CMB. Isso está consistente com os dados, que mostram uma radiação na região de microondas que é aproximadamente homogênea e isotrópica quando se faz uma média da intensidade da luz sobre todo o ângulo sólido do céu. Entre as contaminações possíveis, há a contribuição de microondas da nossa própria galáxia. Esta é fácil de identificar porque estes fótons estão em sua maioria no plano da galáxia. No entanto, há um excesso de fótons em algumas freqüências específicas no plano da nossa galáxia que não vêm de estrelas porque a distribuição espacial é difusa, e não vêm do plasma de hidrogênio existente na galáxia, porque não concorda em energia. Essa emissão é conhecida como o “WMAP Haze”1. A colaboração WMAP remove essa contribuição da CMB de forma arbitrária, e assume que ela deve ser resultado de supernovas de mecanismos físicos pouco entendidos. Porém, Douglas Finkbeiner, astrofísico de Harvard, aponta que esse sinal pode também ser devido a aniquilação da matéria escura na galáxia — nova física.

O que acontecerá no LHC não é conceitualmente diferente, embora bem mais complicado. Primeiro, cada detetor do LHC tem um filtro no hardware que seleciona dados, primordialmente para excluir sinais que são considerados espúrios como a passagem de um raio cósmico pelo detetor ou uma flutuação elétrica. Esses filtros levam em consideração algumas suposições sobre o que pode acontecer na colisão, como conservação do momento e energia dentro de certo limite estatístico para múons e outros mésons. Só eventos que passam no filtro de hardware são transmitidos do detetor para a central de computadores do LHC. Mesmo assim, a previsão é que haverá muito mais dados sendo transmitidos do que poderiam ser gravados em HDs. Nos computadores do LHC, esses dados então serão filtrados novamente: um software compara-os com simulações Monte Carlo para remover aquilo considerado desinteressante, porque consiste em física conhecida. O resto dos eventos é gravado em disco. Esses eventos incluem qualquer efeito não previsto pelo MP mais qualquer coisa que não foi programada na simulação. Há uma probabilidade pequena de que parte dos dados excluídos contém nova física de eventos raros que foram confundidos com eventos do MP devido a janela de probabilidade usada pelo filtro.

Então, no final do dia, a imagem que sairá do LHC é apenas parcial, ligada diretamente a suposições dos físicos sobre onde algo pode dar errado e onde provavelmente não vai dar. Os dados jogados fora pelos filtros do LHC podem conter física nova, como pode ser o caso do WMAP Haze. Todavia o que se pode fazer na física é esperar que todos os dados permaneçam consistentes, só isso. Se ocorrer alguma discrepância os físicos experimentais vão voltar um passo atrás e checar as simulações e os filtros. Um exemplo disso aconteceu recentemente, quando a sessão de choque para decaimento de mésons B medida pelo CDF e D0 no Tevatron apresentou uma diferença entre duas formas distintas de medi-la, uma utilizando múons e outra não. O CDF deu um passo atrás e fez novas medidas rastreando a origem espacial dos múons, descobrindo no final do ano passado que havia um grande número deles sendo produzidos numa região inesperada. Esse problema permanece em aberto e é conhecido como os “múons fantasmas”, e ainda precisa ser confirmado pelo D0. Acredita-se que se os filtros do LHC fizerem algo errado, isso aparecerá como alguma inconsistência nos resultados, e a partir daí haverá uma investigação da origem do problema. Enquanto tudo estiver conforme o planejado, não há a menor condição, nem de recursos humanos, tempo e dinheiro, de fazer a análise de dados de cada sinal do LHC. Há um risco natural de que inicialmente o LHC só irá sinalizar aquilo que já era esperado não concordar com os dados, mas a longo prazo espera-se que isso será resolvido por inconsistências.

Para finalizar, só gostaria de comentar sobre o ceticismo de Woit e Dyson sobre o LHC “poder falhar”. Não há tal possibilidade — exceto se o dinheiro do projeto for cortado. O LHC vai inevitavelmente descobrir nova física: i) ou o bóson de Higgs será encontrado dentro de todo o paradigma atual da física de partículas sem nada mais, ii) ou o bóson de Higgs será encontrado com novas partículas ou iii) nem o bóson de Higgs nem nenhuma nova partícula é encontrada. Se i) saber-se-á a origem da quebra espontânea de simetria, o valor preciso da massa do Higgs e os valores precisos da violação CP no setor dos quarks pesados; ii) relaciona-se com novas forças da natureza, novas simetrias, dimensões espaciais extras ou algo ainda menos esperado; iii) o paradigma da física de partículas perturbativa pode requerer uma revisão profunda que eu prefiro nem especular a respeito, já que algo como o bóson de Higgs ou similar é inevitável dentro da abordagem perturbativa acreditada hoje em dia — e o Daniel vai dar pulinhos de alegria :).

Eu creio que o Woit acredita que i) não seria uma nova era dourada para física de partículas porque representaria apenas confirmação de um modelo já estabelecido. Isso é muito triste, acreditar que a física só progride se caminhar para novos modelos ou unificação das forças ou o que valha. O LHC vai abrir uma nova era dourada da física de partículas sem dúvidas, pois vai exigir melhores cálculos da QCD que podem levar a descobertas de novas simetrias e talvez avanços da lattice QCD. Isso servirá de acúmulo de evidência da validade do modelo que automaticamente permitirá restringir nova física de forma muito importante. Por exemplo, os parâmetros de violação CP serão medidos com maior precisão para os quarks pesados. Estes parâmetros são os mais sensíveis do MP à nova física, e o fato de que o MP aparenta responder por toda violação CP observada anula várias teorias que predizem “muita” violação CP — e também gera um problema teórico: por que a nova física não viola CP? Isso em geral requer adicionar novas simetrias a essas teorias. Além disso, CP combinada com a massa do Higgs são exatamente os números mais importantes para a cosmologia: são eles que determinam a contribuição da física eletrofraca para a assimetria matéria-antimatéria do universo, um problema em aberto e básico da física. O LHC também permitirá estudar o plasma de quarks e gluons que não apenas testará a QCD como também as dualidades entre QCD e teorias conformes, que vem reabrindo espaço para a contribuição da teoria de cordas na descrição do mundo real. Há muito território ainda a ser explorado nos modelos já conhecidos…

Notas

  1. “Haze” tem um duplo significado: no sentido de ser uma nuvem de emissão na galáxia, e no sentido de ter significado ainda confuso para a comunidade astrofísica.
  2. Agradeço ao Daniel por passar-me a informação sobre o post do Woit. 🙂

LHC: só na 2ª metade de 2009

sexta-feira, 5 dez 2008; \49\America/New_York\America/New_York\k 49 1 comentário

Em conversa particular com meu amigo Thiago Tomei, que colabora no LHC, ele me disse que mais provável o LHC só irá recomeçar em 2010. Bom, agora é oficial.

Os engenheiros terão que trocar o sistema de pressão de parte dos imãs responsáveis por focar os feixes de prótons no anel principal, a fim de evitar que o mesmo incidente do vazamento de hélio líquido se repita. Isso requer esquentar o LHC e remover 53 imãs. Até o momento apenas 2 imãs já foram reformulados. Foi decidido também que os imãs responsáveis por direcionar o feixe ao longo do anel receberão a mesma atualização (isso é em adição aos 53 focalizadores). Está previsto para maio de 2009 a recolocação do último imã, e para o final junho de 2009 o reinicio dos testes do LHC. Talvez ainda em 2009 o LHC faça sua primeira colisão, mais provável que a 10 TeV de energia no centro de massa — o LHC foi projetado para ter feixes com 14 TeV no centro de massa.

Nesse momento os teóricos estão se sentido no limbo: propor modelos novos testáveis no LHC na eminência dos dados chegarem parece supérfluo, mas esse bendito início fica cada vez mais distante…

Todavia, enquanto o LHC não vem, vamos nos conformado com o ATIC, PAMELA e o GLAST/Fermi 🙂 — me perdoem o CDF e D0.

Relatório sobre falha do LHC

quinta-feira, 16 out 2008; \42\America/New_York\America/New_York\k 42 3 comentários

Uma conexão elétrica falha entre dois imãs do LHC causou um vazamento de 6 toneladas de hélio liquido no túnel de concreto, paralisando as operações do acelerador.

Uma conexão elétrica falha entre dois imãs do LHC causou um vazamento de 6 toneladas de hélio líquido no túnel de concreto, paralisando as operações do acelerador.

Da Sala de Imprensa do CERN.

Hoje o CERN divulgou um outro documento detalhando a falha do sistema criogênico do LHC. A falha foi causada por uma conexão elétrica entre dois imãs. De acordo com John Conway do Cosmic Variance, até duas semanas atrás ninguém podia entrar no túnel de concreto no setor afetado, porque ainda estava muito frio. Um total de 6 toneladas de hélio líquido que era mantido a temperatura de -271.3 ° C, vazou diretamente dos imãs ao túnel. Ocorreu dano mecânico no setor e parte do sustento dos imãs que é fixado ao chão foi quebrado e parte dos imãs foram rompidos.

O LHC ia começar a operar primeiro a energias de poucos TeV antes de adentrar uma segunda fase com energia máxima de 14 TeV, mas com esse atraso, o calendário agora está ajustado para começar diretamente na fase de energia da ordem de 10 TeV. Quando o incidente ocorreu em setembro, foi feita uma estimativa que em início de 2009 o LHC voltaria a operar, mas o novo relatório do LHC não fornece nenhuma data, deixando apenas vagamente indicado que em 2009 o projeto volta a caminhar. 😦 😥

Ninguém disse que seria fácil manter 27 km de hélio líquido a temperatura de -271.3 ° C — é o maior sistema criogênico já feito.

Espero que depois que o LHC descobrir o bóson de Higgs, nós lembremos de todas as dificuldades e percalços técnicos que antecederam a grande descoberta 😉

Outros posts sobre o LHC em português:

  1. LHC anuncia primeira data 8 Ago 2008
  2. LHC atrasará por cerca de dois meses 20 Set 2008
  3. Bobagens sobre o custo do LHC 25 Set 2008
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