Carta do CERN: 50 Anos de Aceleradores e de Prémios Nobel

O CERN organizou um simpósio com 13 físicos galardoados com o Nobel

Há duas semanas, ao mesmo tempo que o LHC (Large Hadron Collider) quebrava o recorde do acelerador de partículas mais energético do mundo, o CERN festejava os 50 anos do seu primeiro grande acelerador com um simpósio cheio de prémios Nobel.

* Royal Holloway University of London, CERN

Há 50 anos, às 19h35 de 24 de Novembro de 1959, o sincrotrão de protões do CERN (Proton Synchrotron ou PS) ultrapassou os seus competidores nos Estados Unidos ao acelerar feixes de protões até à energia de 22 GeV (Giga-electrão-Volt).

Tornou-se, assim, no acelerador de partículas mais energético do mundo de então. Praticamente no mesmo dia, 50 anos passados, foi a vez do novo acelerador do CERN, o LHC, quebrar o recorde mundial acelerando feixes de protões até à energia de 1180 GeV (ver Ciência Hoje de 30/11/2009). Espera-se que muito em breve o LHC atinja os 7 000 GeV e os 14 000 GeV dentro de pouco mais de um ano.

Para celebrar os 50 anos do PS, o CERN organizou um simpósio no qual participaram 13 físicos galardoados com o prémio Nobel. O simpósio serviu para rever as descobertas mais importantes feitas na área da física de partículas no último meio século.

Imagem aérea do CERN em 1960

E quem melhor do que alguns dos actores principais dessas descobertas para as descrever em primeira mão? Assim, pudemos ouvir Carlo Rubia descrever a fundamental descoberta das partículas W± e Z0. A descoberta destas partículas foi a confirmação da teoria das interacções electrofracas, imaginada por Steven Weinberg e Sheldon Glashow juntamente com o físico paquistanês, Abdus Salam, já desaparecido.

Para provar que os cálculos desta teoria fazem sentido (ou, em termos técnicos, para provar que a teoria é renormalizável), o que não era evidente em 1971, foi indispensável o trabalho teórico de Martinus Veltman e do seu estudante de doutoramento de então, Gerardus t'Hooft.

Frank Wilczek e David Gross, também presentes no simpósio, foram galardoados com o prémio Nobel da Física de 2004, juntamente com David Politzer, pelas suas enormes contribuições para a cromodinâmica quântica. Juntas, as teorias electrofraca e da cromodinâmica quântica explicam o comportamento e interacções das partículas elementares. Constituem o mais profundo conhecimento que a espécie humana tem do funcionamento íntimo do universo.

Carlo Rubia, Nobel da Física em 1984

A lista dos participantes notáveis incluiu ainda Jack Steinberger e Leon Lederman, dois físicos americanos pioneiros da física de partículas. Para detectar uma partícula então hipotética, o νμ, Lederman e Steinberger dirigiram um feixe de protões contra uma parede de 15 metros de espessura, construída com aço retirado de navios de guerra em desuso a seguir à Segunda Grande Guerra.

A detecção do νμ resolveu grandes questões teóricas e contribuiu muito para as descobertas posteriores. Esteve igualmente presente Jerome Friedman, que ajudou a provar que os protões são constituídos por partículas mais elementares (quarks e gluões).

Samuel Ting e Burton Richter, também presentes, lideraram as duas equipas rivais que causaram (mais) uma revolução em 1974. Ambos identificaram uma partícula (chamada "J/ψ") que continha um quark c, até aí desconhecido. Richter nomeou a nova partícula de ψ (psi), e Ting chamou-lhe J. Logo se compreendeu que se tratava da mesma, mas nenhum dos dois grupos estava disposto a ceder a “sua” partícula que passados alguns anos ficou conhecida como J/ψ.

Finalmente, esteve presente James Cronin, que estudou certos decaimentos de partículas K0 que podem estar relacionados com a falta de antimatéria no universo. Esta assimetria entre matéria e antimatéria é dificilmente explicável no caso de o «Big Bang» ter criado, como se pensa, quantidades iguais de matéria e antimatéria.

Edifício do PS em 24 de Novembro de 1959. John Adams, à esquerda, pioneiro dos aceleradores de partículas

A esta lista faltará um dia juntar Robert Breut, François Englert e Peter Higgs, se for encontrada a elusiva partícula de Higgs. Procurada desde que a teoria electrofraca se tornou aceite pela comunidade científica, e central para o funcionamento desta, a partícula de Higgs seria a prova da existência de um mecanismo na Natureza que confere massa às partículas elementares. A sua descoberta iria esclarecer algumas perguntas com mais de 30 anos e é um dos objectivos centrais da construção do LHC.

Falando de física teórica, Steven Weinberg disse o que pode ser um bom sumário do simpósio: “O que temos vindo a descobrir nos últimos 30 anos é o papel fundamental desempenhado pelas medidas experimentais. Não só para verificar as nossa teorias, mas também para inspirar novas hipóteses. Por isso há muito que esperar deste novo capítulo que vai começar com o LHC”.

Após estas cinco décadas, o velho PS continua ainda em funcionamento, apesar de restarem apenas os seus 101 electroímanes de entre as peças originais. Na sua longa carreira acelerou feixes de protões e depois de antiprotões (a partícula de antimatéria, ou antipartícula, que corresponde ao protão), electrões, positrões (antipartícula do electrão) e iões vários. Além de fornecer estes feixes a experiências isoladas, é usado para fazer a aceleração inicial dos protões que acabam no LHC. Talvez saiam daqui alguns dos próximos galardoados dos prémios Nobel!

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