Alguns artigos interessantes:
Bobagens sobre o custo do LHCDas notícias sobre o LHC para mim a parte mais interessante é observar a reação do público. Algumas são cômicas, mas uma classe de comentários me preocupa: os ligados ao custo do projeto. As alegações são muito infundadas, genericamente baseadas na idéia falsa de que o LHC é um projeto muito caro. Não é, o LHC sai de graça. O custo total para por o LHC em funcionamento, incluindo material e pessoal do sítio, o acelerador por completo, cerca de 15% de todos os detetores, e o cluster de computadores ficará em US$ 5.6 bilhões [1]. Como o projeto começou em 2001, são 8 anos de construção, o que dá apenas US$ 700 milhões por ano divididos entre 20 países da Europa, o que dá uma média de um investimento de US$ 35 milhões por país durante 8 anos.
A Europa por ano gasta apenas 1.8% do PIB com ciência e tecnologia, os EUA 2.6%, o Japão 3.4% [2]. O orçamento do LHC é uma pequeníssima parcela desse investimento, pois, 1.8% do PIB Europeu é US$668 bilhões. Isso significa que a Europa está gastando 0.1% do seu investimento de ciência com LHC, que é um dos projetos mais proeminentes da ciência de hoje. Há enorme espaço no PIB desses países para gastos com outros fins, e na parte específica que vai para pesquisa em ciência e tecnologia, ainda resta 99.9% do orçamento para outros projetos.
Os Estados Unidos sozinho poderia bancar o LHC. De fato, os EUA sozinho poderia ter financiado o SSC. Mas os EUA tem outras prioriades: nos últimos 5 anos, só a guerra do Iraque custou US$845 bilhões diretos dos cofres públicos norte-americanos, e tem um custo projetado de US$ 3 trilhões para a economia dos EUA [3]. E a Inglaterra, até 2006, gastou US$ 9 bilhões do dinheiro público [4] na guerra. Ainda falta somar a guerra do Afeganistão. Semana passada, o governo norte-americano perdoou uma dívida de US$85 bilhões da AIG. Uma única junta privada ganhou, em um único dia, o equivalente ao custo de 14 LHCs. Hoje, o Congresso norte-americano liberou US$700 bilhões para perdoar as dívidas de empresas hipotecárias [4]. Então, se alguém ai quer reclamar de aplicar dinheiro para fins como filantropia, há lugares muito mais sérios e importantes para olhar do que a miséria do investimento em pesquisa e tecnologia, e a fração ainda mais insignificante do LHC desse montante do dinheiro na Europa e Estados Unidos.
E no Brasil, que tal comparar o gasto anual dos salários de todos os funcionários e políticos do Congresso e do Senado com o orçamento total para investir em ciência e tecnologia do MCT por todo o país, incluindo-se ai os gastos com bolsas para pesquisa, centros de pesquisa, e todo o resto? Eis os números: ciência vs. Senado e Congresso. Com um investimento como esse em ciência, tem certeza que o LHC é caro?
O que eu falei acima é óbvio para muita gente. Mas por alguma razão, os números do LHC fizeram as pessoas esquecerem de como o efetivo investimento em desenvolvimento de ciência e tecnologia por todo o planeta não corresponde a parcela da participação da tecnologia e ciência na economia mundial.
Referências
1. CERN Brochure 2008 Nota: a tabela de custo do LHC neste documento está em francos suíços.
2. Estimates of National Research and Development, National Science Foundation, Aug 2008.
3. Reuters.com
4. Bloomberg
5. Isso está por toda a mídia, mas essa lista de perguntas & respostas do NY Times coleta as informações relevantes.
Fonte:
http://leo-motta.blogspot.com/2008/09/bobagens-sobre-o-custo-do-lhc.html
O LHC não vai produzir um mini big bangCheque seus jornais favoritos. Todos eles. Procure todas as notícias sobre o Large Hadron Collider, o grande acelerador de partículas que entrou em fase de testes recentemente na Europa, e cheque se há pelo menos uma que não qualifique o experimento como "máquina do big bang", ou que não diga que o objetivo do experimento é recriar em laboratório a explosão que deu origem ao universo.
Há semanas eu tento entender a razão desse padrão jornalístico maluco. Não percebo o que pode motivar os jornalistas a continuar propagando essa imprecisão, essa desinformação, essa... mentira para ser mais exato. Não creio que os jornalistas sejam ignorantes. Eles bem sabem que o que estão publicando não é exatamente verdade. Mas antes de prosseguir com essa digressão sobre os jornalistas, para aqueles que não entendem a razão da minha perplexidade, vamos falar um pouco do LHC, dos seus objetivos e da física que ele pretende explorar.
Ao longo do século XX um tipo de experimento se estabeleceu como a forma mais simples de investigar a natureza íntima da matéria: produzir partículas subatômicas, acelerá-las até a maior velocidade possível e fazê-las colidir umas com as outras. Parece brincadeira de criança, mas há razões muito fundamentais para fazer isso. Quando partículas se chocam diversos processos podem acontecer que levam à produção de outras partículas. Medindo que tipo de partículas são produzidas, as taxas com que elas são produzidas e diversas outras características desses processos, podemos descobrir como essas partículas interagem e assim criar modelos preditivos sobre a matéria. Quanto maior a energia da colisão, mais e mais se podem observar processos mais raros, com intensidade mais fraca, que produzem partículas mais e mais instáveis.
Através da observação dessas colisões e de outras fontes de informação os físicos conseguiram criar um modelo, conhecido como Modelo Padrão das Partículas Elementares, capaz de explicar os fenômenos até hoje conhecidos envolvendo três das quatro interações fundamentais conhecidas: o eletromagnetismo e as interações nucleares forte e fraca. Entretanto, há coisas que esse modelo ainda é incapaz de explicar, e é justamente para oferecer mais dados sobre esses fenômenos que o LHC foi construído.
Uma das questões é o fato de que o Modelo Padrão prevê a existência de uma partícula que os físicos chamam Bóson de Higgs. O campo associado ao Bóson de Higgs surge no Modelo Padrão como parte do processo que explica a massa de algumas partículas e o mecanismo associado a essa geração de massa é essencial no modelo. Entretanto essa partícula ainda não foi detectada. Há grandes esperanças de que, se essa partícula de fato existe, ela deve ser produzida em processos de colisão com energias que o LHC conseguirá ter acesso.
Outra questão não resolvida é a seguinte: há um tipo de simetria das leis físicas denominada super-simetria, que a cada partícula conhecida associa um par supersimétrico. É possível escrever as leis físicas respeitando ou quebrando essa simetria e não se sabe, com os atuais experimentos, se a super-simetria é de fato uma das simetrias que deve ser respeitada pelas leis da física. Se for, isso implica em uma grande simplificação teórica e em excelentes princípios guia para o refino do Modelo Padrão.
Um terceiro problema é conhecido como problema da hierarquia. Há quatro interações fundamentais na natureza: o eletromagnetismo, as interações nucleares fraca e forte e a gravitacional. Dentre as quatro a gravidade apresenta uma intensidade muito, muito menor que a mais fraca das outras três. Qual é a razão para isso? O que há de especial com a gravidade? Há esperança de que os resultados do LHC possam iluminar algo nessa direção.
A cada partícula conhecida está associada uma antipartícula, identica sob todos os aspectos, mas com algumas caracteristicas invertidas (carga de sinal contrário, por exemplo). Em todos os aspectos, matéria e anti-matéria são perfeitamente simétricas. Anti-prótons, anti-neutrons e anti-elétrons poderiam juntar-se em anti-átomos, anti-moléculas e até formar um anti-planeta, anti-estrelas e anti-galáxias, onde a física seria idêntica em todos os aspectos à física aqui no nosso planeta. Espera-se que o processo que gerou o nosso universo teria produzido matéria e anti-matéria em iguais quantidades. Entretanto, onde está a anti-matéria? Onde quer que os cientistas apontem seus instrumentos, só conseguem observar matéria comum. Talvez o LHC possa nos dizer mais sobre essa assimetria.
Algumas teorias que se apresentam como alternativas ao Modelo Padrão exigem a existência de mais do que 3 dimensões espaciais no nosso universo para que sua matemática faça sentido. Dimensões extra retorcidas em escala muito muito pequena para que fosse perceptível para nós através dos experimentos que já foram feitos, poderiam ser detectadas pelo LHC em algumas condições especiais.
Nas duas últimas décadas duas grandes falhas do modelo padrão se apresentaram. A primeira é: existe matéria que não interage através das interações eletromagnética e nuclear forte e fraca mas que é detectada através da influência gravitacional sobre outras porções de matéria. Por não interagir com a luz (interação eletromagnética) essa matéria é invisivel aos nossos telescópios. Do que é feita essa matéria escura? A segunda está relacionada com a taxa com que nosso universo se expande. Medidas recentes mostram que o universo está em expansão acelerada, o que indica que há um excesso na densidade de energia do universo. Que é essa energia escura? Esses dois problemas mostram que há mais interações e formas de matéria no universo do que o modelo padrão prevê.
Enfim... há mais dezenas de outras razões pelas quais o LHC foi construído mas a principal é essa: quanto mais profundamente observamos a matéria, mais coisas fantásticas encontramos. Certamente os experimentos lá realizados trarão diversas perplexidades e ainda outras perguntas que não podemos prever.
E o que isso tem a ver com simular o Big Bang em laboratório? Nada!!! Isso tudo nasceu de um tremendo mal entendido. Eventualmente, durante a divulgação do projeto, alguém comentou que a temperatura atingida durante as colisões será tão grande quanto era a temperatura do nosso universo X segundos depois do big bang. É claro que é muito bonito dizer que os cientistas vão tentar reproduzir o big bang em laboratório. Mas a verdade é tão, tão interessante por si só que as matérias estariam vendidas se os jornalistas simplesmente contassem o que de fato será feito lá. Talvez eles apenas sejam preguiçosos demais...
Fonte:
http://stoa.usp.br/calsaverini/weblog/32560.html
Buracos Negros no LHCCom o início de operações do LHC (Large Hadron Collider), no CERN, ainda este ano, teremos a oportunidade de estudar aspectos do Modelo Padrão, bem como novas teorias, com precisão nunca antes conseguida. A expectativa pelo desconhecido é grande e estimulante. Podemos estar em vias de criar uma nova quebra de paradigma acerca do nosso entendimento da Natureza, como a quebra ocorrida no início do século XX com a Mecânica Quântica e Relatividade. Podemos também simplesmente confirmar o que já sabemos e nada de novo ocorrer. Teremos respostas em alguns anos (não acho que teremos descobertas de primeiro dia, como muitos pensam).
Contudo, muitas pessoas estão assustadas com possibilidades catastróficas, decorrentes das colisões que serão realizadas. Uma delas, diz respeito à formação de mini buracos negros que, eventualmente, podem crescer, engolindo o planeta, gerando a nossa destruição. Na continuação deste post, descrevo algumas estimativas para que possamos compreender melhor as possibilidades. Por ser um texto de divulgação, pode faltar um pouco de precisão de linguagem em favor de um entendimento maior para uma pessoa que não é especialista no assunto.
Muitas pessoas vêem buracos negros como sendo aquelas coisas destruidoras de ficção científica. Uma vez criado um buraco negro ele engole tudo que está a sua volta, impiedosamente. Isto é verdade? É sempre assim que acontece?
O que é um buraco negro?Um buraco negro, em linhas gerais, é uma região do espaço no qual temos uma quantidade de matéria comprimida em um volume muito pequeno, talvez pontual. Como a atração gravitacional tem uma dependência com a distância (r) de 1/r2 se estivermos muito próximo a este corpo, estaremos sujeitos a atrações gravitacionais elevadas. Contudo, a distâncias moderadas, a atração gravitacional é a mesma de um corpo normal de mesma massa. Por exemplo, um buraco negro com massa de uma bola de tênis terá, se a distância for de alguns centímetros, a mesma atração gravitacional de uma bola de tênis comum. Ou seja, o problema de um buraco negro depende de quão próximo nos encontramos dele.
Para quantificar qual é a distância "segura" de um corpo a um buraco negro, define-se o raio de Schwarzschild como sendo a distância na qual a luz (com velocidade c) já não conseguiria escapar do campo gravitacional deste buraco. Por exemplo, um buraco negro de massa igual a massa do Sol, possui um raio de Schwarzschild de aproximadamente 3 km. Contudo, se estivermos na mesma distância que nos encontramos hoje do Sol, sentiríamos a mesma atração gravitacional que sentimos hoje.
No caso do LHC, haverá colisões p+p (um próton colidindo com outro) em uma energia de até 14 TeV. Do ponto de vista microscópico, esta energia é gigantesca. Contudo, macroscopicamente, esta energia corresponde a energia de um mosquito voando, ou seja, para o nosso dia-a-dia, muito pequena. Se toda esta energia fosse convertida em massa, teríamos a massa equivalente a 14000 prótons (a massa de um próton, mp, é de aproximadamente 1 GeV = 1/1000 TeV).
Simulação de uma colisão p+p no LHC. As diferentes cores indicam diferentes tipos de partículas.
É possível criar buracos negros no LHC?A primeira pergunta que devemos fazer é: É possível criar um buraco negro com massas da ordem de alguns TeV? Para criar um buraco negro, devemos ter que a atração gravitacional seja forte o suficiente para que supere as outras forças da Natureza, como a eletro-fraca e a força forte. Neste momento temos a primeira suposição teórica: No universo 4-dimensional que conhecemos (3 coordenadas de posição e uma de tempo), a escala de unificação da força gravitacional com as demais deve ocorrer em energias da ordem de 1016 TeV, ou seja, muito maior que a energia do LHC ou qualquer outro acelerador que o Homem construa em um futuro próximo. Contudo, novas teorias (supercordas) indicam que, se o Universo for composto por mais dimensões (10, por exemplo), esta escala de unificação pode ocorrer em energias compatíveis com as do LHC, sendo possível a criação de buracos negros com esta massa. Se buracos negros forem realmente criados, estaremos realizando descobertas realmente significativas.
Calculando o raio de Schwarzschild para esta massa (lembre-se que a escala de unificação é agora da ordem de TeV, o que muda o valor da constante gravitacional. Veja, por exemplo Phys. Rev. Lett. 88, 221602 (2002)), chegamos a um raio de aproximadamente 10-18 m. Comparado a um próton, cujo raio é ~10-15 m, vemos que este buraco negro é extremamente pequeno. Ou seja, para um objeto qualquer ser "engolido" pelo buraco negro é necessário que ele esteja, realmente, muito próximo ao mesmo.
O que aconteceria com os buracos negros no LHC?Supondo que, de fato, criamos buracos negros no LHC. O que aconteceria com eles? Há três aspectos que devemos investigar: Os buracos negros são estáveis? Se forem, eles permaneceriam na terra? Permanecendo na terra, eles seriam perigosos?
A primeira pergunta é mais simples de responder. Em 1974, Stephen Hawking previu que buracos negros evaporam através de emissão de radiação. Esta radiação recebeu o nome de radiação Hawking. A emissão de radiação corresponde a uma perda de massa do buraco negro. Se houver um desequilíbrio ente massa evaporada e absorvida, o buraco negro não é estável. Se a balanço for positivo (absorve mais que evapora) o buraco negro aumenta de tamanho. Se for negativo, ele diminui de tamanho podendo, inclusive, desaparecer. Calculando-se o tempo de evaporação de buracos negros com a massa disponível nas colisões do LHC (~10-20 a 10-30 s) chega-se a conclusão que a vida média em um buraco negro deste tipo é muito pequena, insuficiente para que haja tempo de absorver massa.
Simulação do decaimento de um buraco negro no LHC
Contudo, digamos que a previsão teórica de Hawking esteja errada e buracos negros não emitem radiação e, conseqüentemente, não evaporam. Há algum perigo remanescente?
Muito provavelmente, nem toda a energia do LHC seria convertida em massa. Parte desta energia seria mantida pelo buraco negro como energia cinética, ou seja, velocidade. É pouco provável que ele seja criado parado. A interação deste buraco negro com o mundo macroscópico ao seu redor é predominantemente gravitacional. Ele ficaria no Planeta? Qualquer objeto para ser lançado ao espaço por um impulso inicial único, precisa ter velocidade suficiente para vencer a atração gravitacional da Terra. A velocidade mínima que isto ocorre é chamada de velocidade de escape. No caso do campo gravitacional da Terra, esta velocidade é de aproximadamente 11 km/s. Esta velocidade é muito pequena, comparada com as velocidades típicas envolvidas nas colisões do LHC. A grande maioria dos buracos negros criados seriam lançados ao espaço. Alguns modelos para a distribuição de rapidez de buracos negros (hep-ph/0507138) indicam que uma fração insignificante (aproximadamente 1 em 100000 ou menos) não terá velocidade para escapar do campo gravitacional terrestre.
Se, por um acaso, este buraco negro não escapasse da terra, seria atraído para o seu interior. Qual é a taxa que este buraco negro absorve matéria terrestre? Lembrando que o raio de Schwarzschild do nosso buraco negro é ~10-18 m, isto dá uma seção de choque de interação de aproximadamente ~10-36 m2 (área geométrica de uma circunferência com este raio).
Considerando a terra como feita de ferro, cuja densidade é ~8 g/cm3, e considerando que a massa do Ferro esteja somente no seu núcleo, temos que a densidade da terra pode ser aproximada para 8x1022 núcleos/m3. O livre caminho médio de um buraco negro nesta matéria vale, aproximadamente 12000 km. Com uma velocidade de 11 km/s, o buraco negro leva aproximadamente 1000 segundos para atingir um núcleo de ferro. Isto não significa que ele absorve este núcleo de ferro. Deveríamos fazer muitas suposições sobre como a matéria está distribuída dentro deste núcleo em termos de quarks e gluons. Pesquisando um pouco, achei uma reportagem no LiveScience de setembro de 2006, na qual Greg Landsberg, da Brown University, diz que o tempo de absorção de um próton seria da ordem de 100 horas. Neste ritmo, o tempo necessário para um buraco negro adquirir massa equivalente a 1 mg (um comprimido de remédio tem massa da ordem de 500 mg) seria maior que a idade do Universo. Mesmo que ele absorvesse um próton a cada colisão, ou seja, 1000 s, este tempo ainda seria desta ordem. Não viveríamos para ver. O Sol se extinguiria muito antes disto ocorrer.
Em resumo, são muitas suposições diferentes que tivemos que utilizar. Em um cenário catastrófico supomos que:
* O Universo, na verdade, possui mais que 4 dimensões. Neste caso, seria possível criar buracos negros no LHC.
* Buracos negros não emitem radiação de Hawking. Se emitissem, com a massa que eles possuem, seriam evaporados instantaneamente.
* Estes buracos negros deveriam estar presos pelo campo gravitacional terrestre. Somente uma pequena fração satisfaria esta condição. A grande maioria seria ejetada no espaço.
* Mesmo com as hipóteses acima, o tempo para absorver um próton seria muito grande, devido ao pequeno raio do buraco negro (~10-18m). Levaria um tempo da ordem da idade do Universo para este buraco negro atingir massas da ordem de miligramas.
Há perigo?Com as argumentações acima, pode-se dizer que eventuais perigos seriam ridiculamente pequenos. Um cientista nunca diz zero, pois sempre podemos calcular um limite não nulo. Mas eu pergunto: Qual é a chance de ganhar, sozinho, na Mega-Sena, 100 vezes seguidas? Qual é a chance de você se jogar pela parede e tunelar para o outro lado? Qual é a chance de, neste exato momento, um dinossauro ser transportado pelo tempo e aparecer na sua frente? É zero? Podemos calcular um número finito não nulo que exprima esta probabilidade. Vai ocorrer de fato? O que você acha?
Sempre podemos argumentar que, se existe uma chance, para que arriscar? Será que é tão fácil destruir o planeta como imaginamos? Será que a energia de um mosquito em vôo pode ser suficiente para destruir a Terra? Vamos lembrar que, em um ano, um número muito grande de raios cósmicos com energias muitas ordens de grandeza maiores que as do LHC bombardeiam o planeta. Estes raios cósmicos podem criar, a cada ano, um número incontável de buracos negros, alguns, quem sabe, no nosso interior. Ainda não houve um único deles que tenha nos destruído. Para ser sincero, ainda não há evidências experimentais que eles realmente se formaram. Quem sabe nem sejam formados.
Fonte:
http://sampa.if.usp.br/~suaide/blog/pivot/entry.php?id=97
