O LHC vai renascer em 2030. Vale a pena entusiasmar-nos?

O maior acelerador de partículas do mundo está em obras profundas. O Grande Colisionador de Hadrões (LHC) do CERN entrou no Long Shutdown 3, uma paragem de vários anos para nascer de novo em 2030 com outro nome e outra ambição: High-Luminosity LHC. Não é um rebranding caprichoso, é uma mudança brutal na quantidade de colisões que o túnel de 27 km vai produzir.

A frustração de fundo é conhecida: depois do Higgs, nada de claramente “além do Modelo Padrão”. Nada de supersimetria, nada de partículas exóticas que expliquem a matéria escura, nada que faça tremer os manuais. Houve físicos a chamar a isto o cenário de pesadelo. O upgrade não resolve esse embaraço por decreto, mas tenta atacar o problema pela única via que a física de partículas aceita: mais estatística, mais precisão, zero promessas.

O plano é simples de descrever e infernal de executar: aumentar imenso a luminosidade, ou seja, o número de colisões por segundo. Isso implica ímanes mais potentes e, sobretudo, detectores quase redesenhados de raiz. No ATLAS, por exemplo, entra um novo Inner Tracker para seguir partículas com mais detalhe e um High-Granularity Timing Detector que mede tempos com precisão absurda para separar centenas de colisões que acontecem quase ao mesmo tempo. A isto junta-se um sistema de disparo e aquisição de dados refeito para aguentar um dilúvio de informação em tempo real.

O número que salta à vista é este: cerca de 180 milhões de bosões de Higgs registados ao longo da vida do High-Luminosity LHC. Com essa amostra obscena, passa a ser possível medir acoplamentos do Higgs ao quark top, o mais pesado de todos, e procurar a raríssima produção de dois Higgs na mesma colisão, que abre janela directa para a auto-interacção do próprio campo de Higgs. É aqui que pequenas discrepâncias face ao Modelo Padrão podem começar a aparecer, mais na forma de microfissuras do que de uma parede que cai de uma vez.

Há outra mudança menos fotogénica mas decisiva: a forma como se olha para os dados. Vários físicos apontam para a utilização agressiva de inteligência artificial e aprendizagem automática, não só para reconstruir trajectórias e filtrar colisões em tempo real, mas para procurar padrões que os métodos clássicos talvez simplesmente não vejam. A ambição vai mais longe em ideias como a tomografia quântica, que tenta reconstruir o sistema quântico completo a partir das partículas que chegam aos detectores, em vez de ficar só com a projeção “clássica” do evento. Há aqui um eco dos esforços em computação quântica de grande escala, como o projecto da IBM com túneis criogénicos modulares, em que o problema já não é só ter qubits ou colisões, é saber controlá-los e lê-los bem.

Mesmo que nada “novo” apareça, o cenário não é vazio. Um Modelo Padrão que continua a acertar, testado até ao osso, pressiona ainda mais teorias alternativas e obriga a procurar pistas noutros lados, dos telescópios dedicados à matéria escura cosmológica ao estudo de estados extremos da matéria, como no programa de iões pesados do ALICE. Se surgir uma anomalia estatisticamente sólida, será provavelmente subtil, enterrada em milhares de milhões de eventos. A surpresa hoje é cara: paga-se com décadas de engenharia e infraestruturas de vários milhares de milhões de euros. O High-Luminosity LHC não promete milagres, promete só o que a física séria consegue garantir, que é um teste muito mais violento às certezas que temos.

Fonte: Gizmodo