Maior instrumento cient\u00edfico j\u00e1 constru\u00eddo, o acelerador de part\u00edculas LHC (Large Hadron Collider, ou \u201cgrande colisor de h\u00e1drons\u201d) acaba de gerar o primeiro artigo cient\u00edfico de seu experimento CMS (sigla em ingl\u00eas para \u201cSolen\u00f3ide de M\u00faon Compacto\u201d. <\/p>\n
Com participa\u00e7\u00e3o de brasileiros entre os mais de 2 mil coautores de 157 institui\u00e7\u00f5es internacionais, o artigo foi publicado na revista Journal of High Energy Physics (JHEP) em fevereiro. <\/p>\n
O LHC, constru\u00eddo pelo Centro Europeu de Pesquisas Nucleares (Cern) na fronteira entre Su\u00ed\u00e7a e Fran\u00e7a, foi inaugurado oficialmente em outubro de 2008, com o objetivo de buscar respostas para alguns dos principais mist\u00e9rios da ci\u00eancia, investigando as part\u00edculas mais elementares da mat\u00e9ria. <\/p>\n
O artigo da JHEP se baseou em dados gerados em dezembro de 2009 pelo CMS \u2013 um dos quatro detectores do LHC \u2013 e apresentou a primeira medida de distribui\u00e7\u00e3o de part\u00edculas observadas em colis\u00f5es ocorridas em alt\u00edssimas energias: 2,36 terael\u00e9tron-volts (TeV). <\/p>\n
Do Brasil, participaram pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (Unesp), da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e do Centro Brasileiro de Pesquisas F\u00edsicas (CBPF). <\/p>\n
A FAPESP \u00e9 uma das financiadoras do experimento, apoiando a colabora\u00e7\u00e3o brasileira por meio do Centro Regional de An\u00e1lise de S\u00e3o Paulo (Sprace), que participa desde 2006 do Worldwide LHC Computing Grid (WLCG). A participa\u00e7\u00e3o paulista no WLCG foi formalizada em 2009, com a assinatura de um memorando de entendimento entre a FAPESP, a Unesp e o Cern. <\/p>\n
O artigo tamb\u00e9m consagra uma das mais importantes contribui\u00e7\u00f5es brasileiras \u00e0 f\u00edsica mundial. Uma das conclus\u00f5es do trabalho \u00e9 que a estat\u00edstica de Tsallis \u2013 enunciada em 1988 por Constatino Tsallis, pesquisador do CBPF \u2013 \u00e9 ideal para descrever o sistema no qual a distribui\u00e7\u00e3o das part\u00edculas \u00e9 medida. <\/p>\n
Teoria que generaliza a mec\u00e2nica estat\u00edstica de Boltzmann-Gibbs, a estat\u00edstica de Tsallis \u00e9 utilizada para o entendimento dos sistemas complexos e j\u00e1 foi abordada em mais de 2 mil artigos cient\u00edficos em todo o mundo. Mas, com o experimento do LHC, deixou de ser apenas uma importante conjectura. <\/p>\n
De acordo com Tsallis \u2013 que por mod\u00e9stia prefere referir-se \u00e0 sua teoria como \u201cmec\u00e2nica estat\u00edstica n\u00e3o-extensiva\u201d \u2013 a colabora\u00e7\u00e3o CMS j\u00e1 havia gerado artigos em \u00e1reas t\u00e9cnicas, mas, por ser a primeira publica\u00e7\u00e3o em f\u00edsica produzida pelo experimento, o trabalho \u00e9 um marco para a f\u00edsica. <\/p>\n
\u201cComo o CMS forneceu dados que n\u00e3o se acomodaram com a estat\u00edstica de Boltzman-Gibbs, os pesquisadores decidiram experimentar a mec\u00e2nica estat\u00edstica n\u00e3o-extensiva. Verificaram que ela funcionou muito bem, encaixando-se com propriedade. No fundo, trata-se de algo muito simples e, por isso mesmo, maravilhoso\u201d, disse Tsallis \u00e0 Ag\u00eancia FAPESP. <\/p>\n
Tsallis revelou que, por meio de uma colega do CBPF \u2013 Maria Elena Pol, uma das coautoras do artigo \u2013 ficou sabendo que a mec\u00e2nica estat\u00edstica n\u00e3o-extensiva seria utilizada para a descri\u00e7\u00e3o do comportamento das part\u00edculas. <\/p>\n
\u201cA teoria \u00e9 sempre algo plaus\u00edvel, mas que s\u00f3 se torna real por meio de um experimento ou da verifica\u00e7\u00e3o. \u00c9 o sonho de qualquer f\u00edsico te\u00f3rico que a natureza confirme a sua suspeita. Quando isso ocorre, com um experimento desse porte, a sensa\u00e7\u00e3o \u00e9 de estupor\u201d, descreveu Tsallis. <\/p>\n
Efici\u00eancia comprovada \u201cEssa \u00e9 a primeira medida feita em regime de energia t\u00e3o alta, o que \u00e9 importante porque permite a extrapola\u00e7\u00e3o dos dados anteriores. O experimento, por um lado, serviu como calibra\u00e7\u00e3o do equipamento, mostrando resultados satisfat\u00f3rios e coerentes com o que esper\u00e1vamos. Por outro lado, os dados gerados ainda motivar\u00e3o muitos outros artigos. Essa primeira publica\u00e7\u00e3o \u00e9 o come\u00e7o de uma hist\u00f3ria que ser\u00e1 contada nos pr\u00f3ximos dez anos\u201d, afirmou. <\/p>\n O artigo apresentou a primeira medida de distribui\u00e7\u00e3o em momentum transverso e pseudo-rapidez (an\u00e1loga \u00e0 medida de distribui\u00e7\u00e3o angular) das part\u00edculas observadas nas colis\u00f5es pr\u00f3ton-pr\u00f3ton ocorridas em altas energias, a 2.36 TeV. Segundo Novaes, os experimentos realizados at\u00e9 agora haviam feito medi\u00e7\u00f5es em regimes de energia de no m\u00e1ximo 2 TeV. <\/p>\n Cada TeV equivale a 1 trilh\u00e3o de el\u00e9tron-volts. Um el\u00e9tron-volt \u00e9 a quantidade de energia cin\u00e9tica ganha por um el\u00e9tron quando acelerado por uma diferen\u00e7a de potencial el\u00e9trico de um volt, no v\u00e1cuo. <\/p>\n \u201cDe agora em diante haver\u00e1 mais trabalhos cient\u00edficos com base nos dados gerados pelo LHC, pois o equipamento ir\u00e1 gerar novas colis\u00f5es, com intensidade maior de energia dos feixes de pr\u00f3tons. Nos pr\u00f3ximos dois anos, iremos operar com 7 TeV. A previs\u00e3o \u00e9 que, posteriormente, o equipamento chegue a trabalhar com at\u00e9 14 TeV\u201d, explicou. <\/p>\n As medidas de momentum transversal e longitudinal, segundo Novaes, s\u00e3o bem conhecidas em outros aceleradores. Mas ainda n\u00e3o tinham sido realizadas no LHC. \u201cEnquanto n\u00e3o t\u00ednhamos feixe, a calibra\u00e7\u00e3o e o alinhamento dos diversos componentes do acelerador eram feitas, em geral, com raios c\u00f3smicos\u201d, disse. <\/p>\n O momentum medido, segundo Novaes, \u00e9 o an\u00e1logo relativ\u00edstico da defini\u00e7\u00e3o da f\u00edsica b\u00e1sica: o produto da massa e velocidade de uma part\u00edcula. \u201cQuando falamos do momentum transversal e longitudinal, estamos nos referindo \u00e0 proje\u00e7\u00e3o do momentum na dire\u00e7\u00e3o do feixe, ou na dire\u00e7\u00e3o perpendicular a ele\u201d, disse. <\/p>\n De acordo com Novaes, quando se mede a distribui\u00e7\u00e3o de uma part\u00edcula, ela est\u00e1 imersa em um banho t\u00e9rmico formado por todas as demais part\u00edculas produzidas na rea\u00e7\u00e3o. “A distribui\u00e7\u00e3o de momentum dessa part\u00edcula \u00e9 melhor descrita pela estat\u00edstica de Tsallis, que generaliza a estat\u00edstica de Boltzmann-Gibbs\u201d, afirmou.\u00a0<\/p>\n
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\nDe acordo com um dos autores do artigo, S\u00e9rgio Ferraz Novaes, professor do Instituto de F\u00edsica Te\u00f3rica da Unesp e coordenador do Sprace, o primeiro trabalho de f\u00edsica a utilizar os dados do LHC \u00e9 importante por realizar medidas das colis\u00f5es em n\u00edveis de energia sem precedentes, mas tamb\u00e9m por confirmar a efici\u00eancia do acelerador. <\/p>\n