Pesquisadores da Coppe atuam no detector ATLAS usado no maior acelerador de partículas da Organização Europeia de Pesquisa Nuclear (CERN), que reúne cientistas de 85 países para comprovar a existência do bóson de Higgs – a chamada partícula de Deus.
Um passo importante para entender a origem do Universo, a comprovação da existência da partícula bóson de Higgs está cada vez mais próxima e deverá acontecer entre quatro e cinco meses. A nova partícula descoberta e anunciada na manhã desta quarta-feira, dia 4 de julho, tem características similares ao bóson de Higgs, precisando apenas de mais alguns testes para a confirmação total. A missão conta com a participação de pesquisadores da Coppe-UFRJ, entre os brasileiros que integram a Organização Europeia de Pesquisa Nuclear (CERN na sigla em francês) responsável pelo experimento.
Para identificar o bóson de Higgs – também conhecido como a “partícula de Deus” – e decifrar a origem do Universo, o CERN, que reúne, ao todo, cientistas de 85 países, acionou, em setembro de 2008, em Genebra, o Large Hadron Collider (LHC), o maior acelerador de partículas construído até hoje, que compreende um túnel circular de 27km a 100m abaixo da superfície entre a fronteira da França e da Suíça. O ATLAS, o maior detector do LHC, é operado por uma colaboração internacional de 38 países, e a equipe brasileira é coordenada pelo professor José Manoel Seixas, do Programa de Engenharia Elétrica da Coppe-UFRJ, e pelo professor Fernando Marroquim, do Instituto de Física da UFRJ.
Segundo o professor José Seixas, que desenvolve seus estudos no Laboratório de Processamento de Sinais (LPS) da Coppe, a aceleração das partículas provocou colisões de feixes de prótons a uma energia recorde de 8 tera-elétron volts. “Com esse resultado, já conseguimos, em junho, toda a estatística que pretendíamos obter em 2012, o que é essencial para a identificação do bóson de Higgs, e esta estatística nos mostra que isso deverá acontecer num prazo de dois meses”, calcula Seixas, lembrando que a energia chegará a 14 tera-elétron volts, em 2013.
Coordenada pelo professor José Seixas – um dos primeiros brasileiros a integrar o grupo de pesquisa do CERN –, a equipe de pesquisa da Coppe atua em três áreas essenciais ao desempenho do LHC: calorímetro, filtragem e computação. O calorímetro, parte central de qualquer experimento de altas energias, é um detector de absorção total capaz de medir a energia e identificar a composição das partículas. Uma vez detectadas as partículas, será preciso selecionar aquelas que são produzidas por processos físicos relevantes ao experimento. Nesse processo de filtragem online, os calorímetros são essenciais para eliminar o que não é de interesse e armazenar os dados que serão analisados. “Trata-se de uma triagem de alto nível, não podemos descartar informação importante”, explica Seixas. Por fim, caberá ao sistema computacional processar toda a massa de dados gerada.
Os pesquisadores da Coppe também participaram do desenvolvimento de equipamentos utilizados pelo CERN, como a placa eletrônica responsável pela soma dos sinais das células de um dos calorímetros do ATLAS. O circuito analógico de alta velocidade é usado para registrar o choque entre os prótons. Esses circuitos encontram-se instalados no detector ATLAS, cujo desenvolvimento contou com importante contribuição da equipe da Coppe, presente desde a sua concepção de projeto. Na calorimetria do ATLAS, o circuito produzido no Brasil possui um dos índices altos de confiabilidade. “Esse desempenho atesta o controle de qualidade do produto brasileiro, numa área industrial de elevado valor agregado”, diz Seixas.
Outra importante contribuição da Coppe neste projeto é o trabalho na área de software, sob a coordenação da pesquisadora Carmen Maidantchik, também do Programa de Engenharia Elétrica da Coppe. Diante da quantidade de dados gerados pelo LHC, independentemente de onde e como esses dados são armazenados, tornam-se necessárias tecnologias eficientes para acessá-los para posterior análise. “Para isso, os pesquisadores da Coppe desenvolveram um sistema para recuperar informações sobre os equipamentos do ATLAS, respectivas dosagens de radioatividade e sua estrutura hierárquica, além de sistemas de segurança do detector ATLAS, por meio da identificação de alarmes”, explica Carmen.
Entre os outros sistemas de computação desenvolvidos pela Coppe para o CERN estão a monitoração da operação e apoio às análises do calorímetro de Telhas. Também foi construído um software para controlar o funcionamento dos módulos, das fontes de alimentação de energia e do sistema de resfriamento do calorímetro de Telhas.
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