Mark Thomson, professor de física experimental de partículas na Universidade de Cambridge, conquistou um dos cargos mais cobiçados da ciência global. No entanto, de certa perspectiva, é difícil não questionar se ele fez um sacrifício pessoal pelo bem maior.
No dia 1º de janeiro, Thomson se tornará o diretor-geral do CERN, o laboratório de física nuclear premiado com o Nobel, localizado perto de Genebra. É aqui, nas profundezas subterrâneas, que o Grande Colisor de Hádrons (LHC) — o maior instrumento científico já construído — recria as condições dos primeiros momentos após o Big Bang.
O LHC garantiu seu lugar na história ao descobrir o elusivo bóson de Higgs, cujo campo associado age como uma cola cósmica que confere massa às partículas. No entanto, uma das primeiras tarefas de Thomson será desligar o colisor para grandes obras de engenharia. Ele só será religado quando seu mandato estiver quase no fim.
Em seu escritório no Laboratório Cavendish, após passar por um modelo da dupla hélice do DNA descoberto em Cambridge há mais de 70 anos, Thomson está longe de ficar desanimado com o desligamento. Na verdade, ele aguarda com expectativa os próximos cinco anos.
"A máquina está funcionando brilhantemente, e estamos coletando uma quantidade enorme de dados", diz ele. "Haverá muito para analisar durante esse período. Os resultados da física continuarão surgindo."
A formação de Thomson não é tradicionalmente acadêmica: ele frequentou uma escola pública em Worthing, West Sussex, e desenvolveu interesse pela física apenas após ler um livro de divulgação científica sobre o CERN no início da adolescência. "Isso meio que definiu minha direção", ele recorda. "Eu queria entender como o universo funciona." Ele foi o primeiro de sua família a ingressar na universidade, estudando física em Oxford.
O LHC acelera prótons — os núcleos dos átomos de hidrogênio — a quase a velocidade da luz dentro de um anel de 27 quilômetros sob o campo franco-suíço. Em quatro pontos ao redor do anel, prótons que viajam em direções opostas são colididos. A energia desses impactos cria uma chuva de novas partículas, que são registradas pelos detectores do LHC. Seguindo a famosa equação de Einstein, E=mc², mais energia produz partículas mais massivas.
A partir de junho, o desligamento abrirá caminho para o LHC de Alta Luminosidade, uma grande atualização que envolve novos e poderosos ímãs supercondutores para focar os feixes de prótons, tornando-os mais brilhantes. Isso aumentará em dez vezes o número de colisões. Os detectores também estão sendo aprimorados para capturar melhor os sinais sutis de nova física. "É um projeto incrivelmente emocionante", diz Thomson. "É mais interessante do que apenas operar a máquina como de costume."
Se bem-sucedida, a atualização permitirá medições mais precisas das partículas e suas interações, potencialmente revelando falhas nas teorias atuais que podem levar a novas descobertas. Um mistério persistente é o próprio bóson de Higgs. Embora as partículas elementares adquiram massa do campo de Higgs, por que suas massas diferem permanece desconhecido. Até mesmo como os bósons de Higgs interagem entre si não está claro. "Poderíamos ver algo completamente inesperado", observa Thomson.
Supervisionar o LHC de Alta Luminosidade será um foco central do mandato de cinco anos de Thomson. Mas ele também deve abordar um projeto maior e mais polêmico: planejar o que virá após o LHC, que deve encerrar sua vida útil por volta de 2041. O principal candidato é uma máquina colossal chamada Futuro Colisor Circular (FCC).
De acordo com o estudo de viabilidade do CERN, o FCC teria mais de três vezes o tamanho do LHC, exigindo um novo túnel circular de 91 quilômetros escavado a até 400 metros de profundidade. O projeto seria construído em duas etapas, com a primeira fase começando no final da década de 2030. Na década de 2040, o plano é colidir elétrons com seus parceiros de antimatéria, os pósitrons. Depois, por volta da década de 2070, essa máquina seria substituída por um novo colisor projetado para esmagar prótons a sete vezes a energia do Grande Colisor de Hádrons (LHC). A fase inicial tem um custo estimado de 15 bilhões de francos suíços, ou cerca de 14 bilhões de libras.
A engenharia em si é ambiciosa, mas o Futuro Colisor Circular (FCC) enfrenta desafios mais amplos. Os estados-membros do CERN, que votarão sobre o projeto em 2028, não podem cobrir todo o custo, então são necessários contribuintes internacionais adicionais. Ao mesmo tempo, um debate continua sobre se esta é a melhor máquina para fazer novas descobertas. Não há garantia de que ela responderá às grandes questões da física, como: O que é a matéria escura que se aglomera em torno das galáxias? O que é a energia escura que impulsiona a expansão do universo? Por que a gravidade é tão fraca? E por que a matéria prevaleceu sobre a antimatéria quando o universo se formou? Sem um avanço claro e garantido, a tarefa de Mark Thomson de reunir apoio será mais difícil.
No entanto, o CERN sempre foi mais do que apenas ciência. Graças ao laboratório, a Europa é a líder global em física de partículas, atraindo dezenas de milhares de pesquisadores e impulsionando o desenvolvimento de novas tecnologias. No entanto, outros países, notadamente os Estados Unidos e a China, estão avançando com seus próprios planos para colisores de próxima geração. Se o CERN mantém sua preeminência depende do sucesso do sucessor do LHC.
"Não chegamos a um ponto em que as descobertas pararam, e o FCC é o próximo passo natural. Nosso objetivo é entender o universo em seu nível mais fundamental", diz Thomson. "E este não é absolutamente o momento de desistir."
Perguntas Frequentes
Claro. Aqui está uma lista de perguntas frequentes sobre a afirmação "O homem que assume o comando do Grande Colisor de Hádrons está fazendo isso apenas para desligá-lo".
Iniciante - Perguntas Gerais
1. O que é o Grande Colisor de Hádrons?
O LHC é o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo. É um anel de 27 quilômetros de ímãs supercondutores enterrado no subsolo perto de Genebra, na Suíça, no CERN. Os cientistas o usam para colidir prótons a quase a velocidade da luz para estudar os blocos fundamentais de construção do universo.
2. É verdade que uma nova pessoa está assumindo o comando apenas para desligar o LHC?
Não, isso não é verdade. Isto é um mal-entendido ou uma peça de ficção. O LHC é um instrumento científico crítico. Novos diretores ou líderes de projeto são nomeados para gerenciar suas operações, atualizações e objetivos de pesquisa futuros, não para encerrá-lo.
3. Por que alguém pensaria que alguém quer desligá-lo?
Esta ideia pode vir da ficção científica, de um mal-entendido sobre a manutenção programada ou de confusão sobre debates orçamentários. O LHC passa periodicamente por longos desligamentos para atualizações e reparos, o que alguém pode interpretar erroneamente como um fechamento permanente.
4. Quem está realmente no comando do LHC?
O LHC é gerenciado pelo CERN, a Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear. Uma equipe de cientistas, engenheiros e um líder de projeto supervisiona suas operações diárias. Os papéis de liderança mudam ao longo do tempo como parte da progressão normal da carreira.
5. Uma única pessoa pode sequer decidir desligar o LHC?
Não. O LHC é um projeto internacional financiado e operado por uma colaboração de muitos países. Qualquer decisão importante, como um desligamento permanente, exigiria um consenso complexo entre os estados-membros e a comunidade científica, não um único indivíduo.
Intermediário - Perguntas Operacionais
6. O LHC já é desligado?
Sim, mas apenas temporariamente. Ele funciona em ciclos de vários anos, seguidos por Longos Desligamentos programados. Esses períodos são para manutenção essencial, atualizações para aumentar sua potência ou sensibilidade e para instalar novos detectores.
7. O que acontece durante um Longo Desligamento programado?
As equipes realizam milhares de tarefas de manutenção, reforçando conexões elétricas, atualizando sistemas de computação, instalando novos tubos de feixe e melhorando componentes dos detectores. É como uma grande parada nos boxes para tornar a máquina ainda melhor.
