Acelerador de partículas gigante se prepara para última “colisão”

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A equipe de cientistas do Laboratório Nacional Brookhaven, nos EUA, chegou ao último ano de sua pesquisa com o Colisor de Íons Pesados Relativísticos (RHIC). O equipamento é um acelerador de partículas de primeira classe e um dos únicos capazes de acelerar íons pesados ainda em operação.

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O grupo tem utilizado o RHIC para esmagar núcleos de átomos de ouro desde os anos 2000. Eles coletaram dados para recriar e estudar o plasma de quark-glúon (QGP), conhecido como “sopa de quarks”, um estado da matéria que consiste nas peças interiores dos prótons e nêutrons. 

O universo foi preenchido por QGP há 14 bilhões de anos, apenas por alguns microssegundos após o Big Bang. Quando liberados pelas colisões, os quarks, antiquarks e glúons recriam o plasma primordial para que os cientistas possam analisá-lo. 

Colisor terá grande despedida

Depois de 25 rodadas e mais de duas décadas de história, esta será a última colisão do RHIC. A equipe aproveitará essa rodada final para explorar a sopa de quarks com extrema precisão.

“Ao entrarmos nesta corrida final, levamos adiante o legado de investigação implacável, inovação e mentoria que definiu a jornada do RHIC”, diz Jin Huang, físico do Laboratório Brookhaven.

O experimento final acontecerá no começo de julho e irá colidir átomos de ouro. Entre os choques, a equipe executará estudos APEX durante 15 horas, eles são experiencias de física do acelerador e servem para testar maneiras de melhorar o desempenho do equipamento.

Em 2022, o grupo concluiu as melhorias técnicas no RHIC. Uma delas é o detector STAR, que se concentra em maximizar a coleta de dados das colisões. Neste ano, os pesquisadores pretendem registrar mais de 10 bilhões desses eventos, indo além dos 8 bilhões coletados em 2023 e 2024.

Outro instrumento é o detector sPHENIX, que irá operar em capacidade máxima pela primeira vez para poder coletar dados de 50 bilhões de colisões de átomos de ouro. A ferramenta permite que os cientistas reconstruam sprays de partículas energéticas chamados de jatos, que revelam como a energia se move através da sopa de quarks.

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EIC irá suceder o RHIC

Com a chegada da última colisão, os físicos estão analisando os principais desafios que terão de enfrentar na construção do Colisor de Elétrons-Íons (EIC). Eles precisarão desenvolver um método para manter os feixes de íons estáveis e precisamente alinhados para maximizar as taxas de colisão.

O grupo espera que os dados, as experiências e as tecnologias desenvolvidas no RHIC ajudem na construção do EIC. A matéria nuclear fria, substância do núcleo atômico antes das colisões e base da matéria visível, é o objeto de estudo da equipe e irá conectar as pesquisas dos dois colisores.

“Do RHIC ao EIC, os cientistas estão mapeando a transição da matéria nuclear de um estado quente e denso, gerado em colisões ouro-ouro, e estão planejando usar elétrons – os menores projéteis – para sondar a matéria nuclear fria no EIC”, diz Huang em um comunicado.

Juntos, os conhecimentos adquiridos com o RHIC baseiam a jornada dos físicos em busca de compreender a estrutura base do universo.

“Embora nossa jornada de coleta de dados no RHIC termine após esta corrida, a jornada de descoberta do desconhecido continuará, sem dúvida, na próxima década”, conclui Lijuan Ruan, físico do Laboratório Brookhaven.