TeVatron – O fim duma era.

Um sabor amaro-doce envolve o Tevatron, o acelerador de partículas do Fermilab, desde esta sexta-feira 30 de Setembro de 2011.

Os feixes de protões e de anti-protões que pulsavam no seu tubo de vácuo foram desligados pela última vez. Poucas experiências decorreram ao longo de tanto tempo – 28 anos – e também poucas beneficiaram da contribuição de tantos milhares de cientistas. Para muitos dos que estiveram presentes na cerimónia de encerramento, será uma estreia num mundo sem o Tevatron operacional. Outros provavelmente ir-se-ão lembrar do primeiro feixe, que atingiu o recorde do mundo de 512 GeV, em Julho de 1983 (na imagem acima) e muitos dos outros sucessos desta máquina.

Apesar do Tevatron endossar os seus deveres das colisões dos protões para o LHC (Large Hadron Collider ou Grande Colisionador de Hadrões) , os dados coligidos nas experiências CDF e (também designada, por vezes, por D Zero) continuarão a ser analisados para se detectarem sinais do bosão de Higgs, entre outras medições.

O Colisionador Tevatron deve o seu nome ao facto de ali se ter atingido pela primeira vez um feixe com a energia de 1 Tev.

Outras experiências irão decorrer no Fermilab, mas ao encerrar-se este colisionador encerra-se um dos capítulos mais fascinantes duma das maiores contribuições da física moderna, o modelo quark do interior do núcleo dos átomos, coligido na teoria QCD, ou Quantum ChromoDynamics. A QCD nada tem que ver com as cores da luz visível, mas é uma força chamada de cor, ou também designada por força nuclear forte, já que a força-côr é o seu mecanismo gerador. É nos seus processos, como um efeito residual, que também se gera a força nuclear fraca, que por sua vez liga núcleos e electrões no seu exterior.

Neste caso, da força nuclear fraca, é a teoria QED – Quantum electrodynamics, que por seu turno unifica a força nuclear fraca com a força electromagnética, e que, nessas condições específicas e determinadas, se designa por força electrofraca.

No fundo, quem diz que “está tudo ligado” não deixa de ter, por obra e trabalho do Tevatron, bastante razão. Toda ainda não terá, pois ainda não há uma Teoria de Tudo, mas grandes passos e grandes avanços se devem a esta magnífica realização humana, com um nome com sabor a ficção científica, o Tevatron.

Notícias originais por Ken Bloom, no CERN e por Jonathan Asaadi, no Fermilab.

Junto um vídeo com representações gráficas dinâmicas do modelo dos quarks inserido no modelo-padrão da  Física de Partículas. Um, dois, três, quarks, como o disse James Joyce. Três cores e três sabores, mas eles, para já são 6, mais as suas anti-partículas, serão 12, mais os quarks que porventura ainda estão por descobrir…

Os quarks da matéria normal, ou bariónica, são 2, o Up Quark e o Down Quark.

3 comentários

  1. RIP, Tev… 🙁

    • Manel Rosa Martins on 01/10/2011 at 14:06
    • Responder

    Olá, Luís.

    Sim, concordo contigo, podia ter sido mais claro no texto. O meu objectivo aqui não foi enumerar as forças fraca, forte e electrofraca. Foi ilustrar que todas se originam no modelo quark.

    No caso da força fraca (tenho que se designa por nuclear exactamente por ser originada na carga – que nada tem que ver com carga eléctrica- dos quarks, e por lhes alterar o sabor), com o seu alcance de cerca dum diâmetro e meio dum protão (o vídeo é menos claro nisso) parece-me que passa normalmente despercebido o seguinte:

    1) quando maior for a energia duma força menor é o seu alcance. É inversamente proporcional.

    2) A Força nuclear forte é cerca de 100 vezes mais forte (daí o forte) do que a força nuclear fraca.

    3) E, talvez o mais relevante, a força nuclear forte opõe-se à carga eléctrica (ou carga elementar) positiva dos protões (os neutrões são neutros, como o nome indica) que se deveriam repelir, impedindo a formação dos átomos. Surgiu então, para contrariar esse efeito, um novo conceito, uma força, a nuclear forte, e em Física quântica toda a força, ou todo o campo-força como preferimos dizer, tem que ter uma partícula de “transporte” (um bosão) associado. Nasce o modelo quark.

    No contexto histórico o nome do modelo quark surge então da fantasia talentosa de James Joyce e é confirmado no TeVatron.

    Por mim estou um pouco surpreendido pelo fecho do Tevatron, o seu orçamento era relativamente pequeno (40 milhões de USD para continuar a funcionar no próximo triénio) e o Tevatron tinha estado a fazer um excelente contributo para a observação das interacções do Higgs.

    No link da experiência (eu não uso experimento para não confundir com o verbo) CDF vê-se a massa do Top Quark medida em ~176 Gev (desvio estatístico) e (desvio sistemático).

    Está aferido hoje em 171.2 Gev. Mas é um documento histórico valoroso.

    É triste porque é um passo atrás perfeitamente desnecessário e aparenta, diz-se nos bastidores (e a imprensa inglesa de qualidade hoje mesmo faz disso muito eco) que há rivalidades incontornáveis entre o Dept de Energia e a Fundação para a Ciência, com o condimento da União Indiana, por um lado, e do Japão, por outro, estarem a desenvolver projectos de grande capacidade orçamental em colaboração ( a questão nacionalista, como se a física fosse duma nacionalidade) e em assumida rivalidade, com os EUA:.

    No meio destas “desiniciativas” politicas desligou-se um colisionador que trabalhava em frequências deveras interessantes e cujos 2 conjuntos de detectores (as experiências dzero e CDF) era excelentes termos de comparação e de aferição de muitas experiências e todo o mundo, CERN, claro está, à cabeça.

    É como se o CERN tivesse perdido a sua mais importante referência, e também perdeu um rival com um atitude de rivalidade muito saudável.

    Acaba por ser o próprio CERN que retoma toda a importância do Fermilab (o Tevatron era parte do Fermilab) com os resultados do muon-neutrino ter ultrapassado a vel. da luz. Será no Fermilab que é possível replicar a experiência, inclusivé com um fluxo maior do que no Opera.

    É claro que tem que haver orçamentos disciplinados em Investigação pura, como aliás sempre houve. Os políticos em vez de cortarem os orçamentos da investigação, podiam antes fazer um estágio em boa gestão do objecto económico e boa gestão da coisa pública junto dos investigadores, que seria mais útil, para depois, os políticos, não falharem tão desastradamente nos orçamentos mais gerais que estão sob sua responsabilidade.

    Da investigação pura do Tevtrom desenvolveram-se aplicações de diagnóstico médico como a PET cujos benefícios estão na ordem de grandeza dos biliões de USD, ultrapassando largamente os 40 milhões requeridos.

    Deveria então haver um “modelo quark da gestão dos dinheiros públicos”, com critérios científicos e técnicos e não ao sabor da profunda ignorância dos políticos em matéria de gestão. Enfim, é uma nota de idealismo com aplicações práticas úteis que aporto como homenagem ao Tevatron, a “sede mundial” da Física durante tantos anos.

    Um abraço Luís.

  2. Olá Manel,

    o texto pode ser mais claro em alguns pontos, nomeadamente o uso do termo “força fraca” é confuso.

    “É nos seus processos, como um efeito residual, que também se gera a força nuclear fraca, que por sua vez liga núcleos e electrões no seu exterior.”

    -> liga os nucleões, que são os protões e os neutrões, através da troca de pares quark-antiquark designados de mesões “pi” . Esta força é diferente da “força fraca”, uma força fundamental da natureza, responsável pela radioactividade.

    “QED – Quantum electrodynamics”

    -> descreve as interacções entre electrões e fotões.

    “que por seu turno unifica a força nuclear fraca com a força electromagnética, e que, nessas condições específicas e determinadas, se designa por força electrofraca.”

    a força (nuclear, na realidade não é nuclear) fraca é responsável pela mudança de “sabores” das partículas e, em particular, pela radioactividade dos núcleos atómicos. Esta força é diferente da força que une os nucleões como sabes, que é um resíduo da força nuclear forte que une os quarks dentro dos nucleões. Usar o mesmo nome para estas forças distintas dá confusão 😉

    Partilho da mesma tristeza em ver sair de cena o Tevatron.

    Abraço,

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