UFOs no LHC: O enigma das perdas de feixe de prótons
No contexto do Grande Colisor de Hadrons (LHC), o termo “UFOs” (do inglês, Unidentified Flying Objects) refere-se a eventos de perdas abruptas e inexplicáveis no feixe de prótons. Estes incidentes são tradicionalmente atribuídos à interação do feixe com grãos microscópicos de poeira. O enigma reside na causa do desprendimento dessa poeira em um ambiente de altíssima precisão como o do acelerador, o que levou cientistas a investigar explicações alternativas.
Uma hipótese intrigante, proposta por físicos da Universidade de Colúmbia Britânica, sugere que essas perdas de feixe podem ser indícios da passagem de uma forma específica de matéria escura: as pepitas de quarks áxions (AQNs, na sigla em inglês). Diferente das partículas subatômicas tradicionalmente buscadas, as AQNs seriam objetos macroscópicos e extremamente densos, com massas que poderiam variar de cinco gramas a um quilo. A ideia é que essas AQNs, ao atravessarem o subsolo a dezenas de quilômetros do LHC, gerariam pequenas ondas de choque acústicas capazes de provocar uma vibração sutil no acelerador.
Essa vibração, comparável a um leve toque em uma mesa sob um relógio de precisão, seria suficiente para descolar os grãos de poeira alojados nas estruturas do LHC. Uma vez liberados, esses grãos de poeira cruzariam o caminho do feixe de prótons, causando as perdas repentinas que são registradas como “UFOs”. A proposição surgiu a partir da coincidência entre o tamanho dos grãos de poeira e as propriedades teóricas das AQNs, transformando a análise desses eventos anômalos em um novo método de busca por matéria escura macroscópica.
A detecção de uma AQN através deste mecanismo exigiria um padrão muito específico nos dados do LHC. Os cálculos indicam que a passagem de um desses objetos deveria provocar a ocorrência de pelo menos três eventos de “UFOs” em pontos distintos ao longo do túnel de 27 quilômetros do acelerador, tudo dentro de um intervalo de tempo de apenas dois segundos. Uma das grandes vantagens dessa abordagem é que ela não demanda qualquer atualização de hardware ou gastos adicionais, podendo ser realizada através da análise de dados já coletados pelos sistemas de monitoramento de perda de feixe do LHC, que foram instalados para proteger a máquina de danos.
Pepitas de Quarks Áxions (AQNs): Uma nova forma de matéria escura
As Pepitas de Quarks Áxions (AQNs) representam uma forma hipotética de matéria escura que se diferencia significativamente das partículas subatômicas tradicionalmente procuradas pela física. Ao invés de partículas elementares, as AQNs seriam objetos macroscópicos e densos, com massas estimadas entre cinco gramas e um quilograma. Esta perspectiva oferece uma abordagem inovadora para a detecção da matéria escura, propondo que ela poderia se manifestar como entidades maiores e mais substanciais, em contraste com os modelos predominantes de WIMPs (Partículas Massivas de Interação Fraca) ou áxions de baixa massa.
A relevância das AQNs para as ‘falhas’ observadas no Grande Colisor de Hadrons (LHC) surge da sua proposta de interação com o ambiente terrestre e, consequentemente, com o próprio acelerador. De acordo com o estudo de Xunyu Liang e Ariel Zhitnitsky, a passagem de uma AQN pelo subsolo, a dezenas ou até 100 quilômetros do laboratório, poderia gerar uma pequena onda de choque acústica. Esta vibração externa, comparada a um leve toque na mesa sob um relógio de precisão, seria suficiente para chacoalhar a estrutura do LHC, resultando no desprendimento de grãos microscópicos de poeira. A entrada desses grãos no feixe de prótons é o que os cientistas do LHC denominam ‘UFOs’ (Objetos Voadores Não Identificados), caracterizados por perdas repentinas no feixe.
A hipótese das AQNs como causadoras dos ‘UFOs’ no LHC emergiu de uma coincidência de tamanhos entre os grãos de poeira responsáveis pelas perdas de feixe e as dimensões previstas para as próprias AQNs. Esta correlação impulsionou a formulação de um novo modelo de busca, marcando a primeira proposta para utilizar o LHC na investigação de matéria escura macroscópica. O estudo, aceito para publicação na Physical Review D, não apenas tenta explicar os eventos misteriosos do LHC, mas também estabelece um precedente para a exploração de um tipo de matéria escura até então inatingível pelos métodos convencionais.
Para identificar a ‘assinatura’ de uma AQN nos dados do LHC, os pesquisadores propõem a busca por um padrão muito específico: a ocorrência de pelo menos três eventos de ‘UFOs’ em pontos distintos ao longo do túnel de 27 quilômetros do acelerador, todos dentro de um intervalo de tempo de apenas dois segundos. A viabilidade desta busca é notável, pois não demanda atualizações de hardware nem gastos adicionais. Os sistemas de monitoramento de perda de feixe já instalados no LHC, essenciais para a proteção da máquina, podem ser utilizados para reexaminar dados históricos e coletar novas informações, tornando a pesquisa por AQNs uma extensão prática e econômica das operações existentes.
Como as AQNs poderiam chacoalhar o acelerador
A hipótese central de como as Pepitas de Quarks Áxions (AQNs) poderiam afetar o Grande Colisor de Hadrons (LHC) reside na sua natureza macroscópica e densa, com massas estimadas entre cinco gramas e um quilo. Ao contrário das partículas subatômicas convencionalmente buscadas, as AQNs, se existirem, seriam objetos significativamente maiores e compactos, interagem com o ambiente de uma maneira distinta.
A passagem de uma AQN pelo subsolo, mesmo a dezenas ou até 100 quilômetros de distância do acelerador, geraria uma pequena, mas detectável, onda de choque acústica. Essa onda é comparável a uma vibração sutil, como um leve toque em uma mesa sob um relógio de alta precisão. No contexto do LHC, essa vibração externa seria suficiente para ‘chacoalhar’ a estrutura do acelerador.
Esse tremor induzido pela onda de choque acústica teria o efeito de desalojar grãos microscópicos de poeira presentes na estrutura do LHC. Uma vez soltos, esses grãos de poeira cruzariam o feixe de prótons, causando perdas repentinas de feixe, fenômeno que os físicos denominam de ‘UFOs’ (Objetos Voadores Não Identificados, no contexto do acelerador).
Para que essa interação seja identificada como uma assinatura de AQN, os pesquisadores propõem um padrão específico nos dados dos monitores de perda de feixe do LHC. Os cálculos indicam que a passagem de uma AQN resultaria em pelo menos três eventos de ‘UFOs’ ocorrendo em diferentes pontos ao longo do túnel de 27 quilômetros do acelerador, num intervalo de tempo extremamente curto, aproximadamente dois segundos. Esta metodologia permite utilizar os sistemas de monitoramento já existentes no LHC para buscar evidências de matéria escura macroscópica sem a necessidade de upgrades de hardware ou custos adicionais.
O LHC como detector de matéria escura macroscópica
O Grande Colisor de Hadrons (LHC), tradicionalmente concebido para desvendar os segredos do universo através da colisão de partículas subatômicas, emerge agora com um potencial inesperado: atuar como um detector sensível para uma forma hipotética de matéria escura macroscópica. Esta abordagem difere significativamente das buscas convencionais por partículas de matéria escura, propondo que o próprio funcionamento do acelerador, particularmente seus eventos incomuns de “UFOs”, possa revelar a presença dessa substância indetectável.
A proposta dos físicos Xunyu Liang e Ariel Zhitnitsky centra-se nas Axion Quark Nuggets (AQNs), que, ao contrário das partículas subatômicas tradicionalmente procuradas, seriam objetos densos e macroscópicos, com massas variando entre cinco gramas e um quilo. No contexto do LHC, “UFOs” (Objetos Voadores Não Identificados) referem-se a perdas abruptas e inexplicáveis no feixe de prótons, atribuídas a minúsculos grãos de poeira que se desprendem e cruzam o caminho das partículas. A questão central que intrigava os cientistas era a origem dessa poeira em um ambiente de alta precisão.
A conexão entre AQNs e os “UFOs” reside em um mecanismo de detecção inovador. Postula-se que a passagem de uma AQN pelo subsolo, a até 100 quilômetros do laboratório, geraria uma pequena onda de choque acústica. Essa vibração, comparável a um leve toque em uma mesa sob um relógio de precisão, seria suficiente para chacoalhar a estrutura do LHC, que possui 27 quilômetros de circunferência. O tremor resultante causaria o desprendimento de grãos de poeira, que então cruzariam o feixe de prótons, provocando os “UFOs” detectados pelos sensores do acelerador.
A identificação de uma AQN exigiria a observação de um padrão muito específico nos dados de monitoramento do LHC. Os cálculos indicam que a passagem de tal objeto deveria desencadear pelo menos três eventos de “UFOs” em pontos distintos do anel do acelerador, em um curto intervalo de apenas dois segundos. A grande vantagem dessa metodologia é que ela não demanda atualizações de hardware ou investimentos adicionais. A análise pode ser realizada retrospectivamente, utilizando os dados já coletados pelos monitores de perda de feixe, sistemas essenciais instalados para proteger a máquina de danos, que agora ganham uma nova e fascinante aplicação científica.
O padrão de busca: Identificando a assinatura das AQNs
A identificação de uma AQN (pepita de quarks áxions) requer a detecção de um padrão de eventos altamente específico dentro do Grande Colisor de Hadrons (LHC). Segundo os cálculos dos pesquisadores Xunyu Liang e Ariel Zhitnitsky, a assinatura esperada da passagem de uma AQN é a ocorrência de pelo menos três eventos de “UFOs” – perdas súbitas no feixe de prótons – em pontos distintos ao longo do anel de 27 quilômetros do acelerador. Esses múltiplos eventos devem ocorrer em um intervalo de tempo extremamente curto, especificamente dentro de apenas dois segundos.
A metodologia proposta para essa busca é notavelmente eficiente, pois não demanda qualquer atualização de hardware ou investimento adicional por parte do CERN, o laboratório europeu responsável pelo LHC. A análise pode ser realizada retrospectivamente, utilizando os dados já coletados pelos sistemas de monitoramento de perda de feixe que estão integrados ao LHC. Esses sistemas foram originalmente instalados para proteger a máquina contra danos, mas sua capacidade de registrar eventos de UFOs os torna ferramentas valiosas para a detecção de matéria escura macroscópica, sem a necessidade de modificações ou equipamentos especializados.
Aproveitando dados existentes para futuras descobertas
Fonte: https://olhardigital.com.br
Yuri Martins é um entusiasta em tecnologia apaixonado por explorar as últimas tendências e inovações do setor. Desde a infância, ele se fascina com a capacidade da tecnologia de transformar vidas. Com vasto conhecimento, Yuri compartilha dicas e insights em seu blog e redes sociais, tornando a tecnologia mais acessível para todos.
