Nanotecnologia

Sensor vai tentar capturar "nova física" - antes que seja tarde para nós

Redação do Site Inovação Tecnológica -  27/11/2017

Estrutura do detector SciFi, vendo-se à frente as "esteiras" de fibras ópticas. [Imagem: LHCb/Univ.Heidelberg]

SciFi

O LHC (Grande Colisor de Hádrons), produz centenas de milhões de colisões de prótons por segundo. Mas os físicos que trabalham no experimento LHCb, um dos grandes detectores do laboratório, só conseguem gravar 2.000 dessas colisões por segundo.

Assim, o maior laboratório do mundo deixa os físicos querendo mais - eles estão convencidos de que o vasto volume de dados não capturados contém respostas para várias questões não resolvidas. Afinal, eles sabem que o Modelo Padrão - a teoria que melhor descreve os fenômenos em nível atômico e subatômico - não está completo.

Esta busca por uma "nova física" - a física além das teorias e modelos que conhecemos - poderia explicar, por exemplo, onde está a antimatériaque deveria ter sido criada após o Big Bang ou mostrar partículas ainda mais elementares.

"Para extrair mais informações dos dados do LHC, nós precisamos de novas tecnologias para o nosso detector LHCb," defende Aurelio Bay, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça.

E, após cinco anos de trabalho, os cerca de 800 físicos do mundo todo envolvidos no projeto LHCb acabaram de definir o que será necessário fazer para atualizar o experimento, aumentando sua capacidade de coletar dados.

Eles decidiram construir um novo detector - um rastreador de fibra cintilante chamado SciFi, que deverá entrar em operação em 2020.

Fibras cintilantes

O novo rastreador de partículas vai utilizar 10.000 quilômetros de fibras ópticas cintilantes, cada uma com um diâmetro de 0,25 mm. Quando as partículas viajarem através delas, as fibras vão liberar sinais de luz que serão capturados por diodos amplificadores de luz.

Fibras ópticas como essa, com 0,25 mm de espessura, serão responsáveis pela coleta de mais dados do LHC. [Imagem: EPFL]

As fibras cintilantes serão organizadas em três painéis medindo cinco por seis metros cada um, instalados atrás de um ímã, onde as partículas saem do ponto de colisão dentro do acelerador LHC. As partículas passarão por várias dessas "esteiras de fibra" e depositarão parte de sua energia ao longo do caminho, produzindo alguns fótons de luz que serão então transformados em um sinal elétrico.

Os dados sobre como as partículas atravessam as fibras serão suficientes para reconstruir sua trajetória. Os físicos então usarão essas informações para restaurar seu estado físico primitivo. "O que nós essencialmente faremos é traçar a jornada dessas partículas de volta ao seu ponto de partida. Isso deve nos dar uma visão do que aconteceu há 14 bilhões de anos, antes de a antimatéria desaparecer, deixando-nos a matéria que temos hoje," disse Bay.

Antes que seja tarde

Em um mundo ideal, os físicos coletariam e analisariam todos os dados produzidos pelo colisor, mas isso envolveria analisar uma quantidade descomunal de dados. O SciFi será um componente chave para coletar dados à velocidade máxima, pois incluirá filtros que estão sendo projetados para preservar apenas dados úteis.

"Nós já podemos estar no limite, porque, é claro, temos que salvar os dados em algum lugar. Em primeiro lugar, usamos o armazenamento magnético e depois distribuímos os dados no LHC GRID, que inclui máquinas na Itália, Holanda, Alemanha, Espanha, na França e no Reino Unido. Muitos países estão participando e numerosos estudos sobre esses dados estão sendo realizados simultaneamente," acrescentou Bay.

"Se o LHC não tiver a energia suficiente para descobrir novas físicas, tudo acabou para a minha geração de físicos! Teremos que criar uma nova máquina, para a próxima geração," finalizou Bay.