A Alice Collaboration é vencedora da Feira de Ciências do Gizmodo de 2025 por transformar a liderança em ouro por uma fração de segundo e expor a estranha física que acontece dentro do grande colisor de Hadron.
A pergunta
O que os subprodutos fazem Alice– O experimento de grande colisor de íons no CERN – produzia quando estuda importa em níveis extremos de energia?
O resultado
Muitas coisas diferentes, mas talvez o mais interessante de todas – ficou!
Em um Revisão física c Artigo publicado no início deste ano, a Alice Collaboration anunciou que, entre 2015 e 2018, o Giant Hadron Collider (LHC) criou cerca de 86 bilhões de núcleos de ouro, cada um com cerca de um microssegundo.
Alice estuda principalmente colisões de alta energia entre núcleos de chumbo, cuja acusação é 82 vezes a de um próton. Esses grandes núcleos viajam quase à velocidade da luz no grande colisor de Hadron, que bate essas partículas no detector de Alice. Essas colisões produzem um pulso de energia de fótons que lança pedaços dos núcleos – geralmente nêutrons, mas às vezes prótons. Quando um núcleo de chumbo perde três prótons, ele transmuta para o elemento número 79, ou ouro.
Esta transmutação ocorre cerca de 50.000 a 80.000 vezes por segundo. De fato, a “produção de ouro do programa é bastante abundante”, disse John Jowettum físico do acelerador no CERN. “No entanto, em escala humana, a produção de ouro é muito pequena. [Until] Agora, só criamos, eu acho, 90 picogramas, que é um milionésimo de um grama de ouro. ”
Esses 90 picogramas de ouro desaparecem quase imediatamente após emergir, acrescentou. “Então, isso apenas nos lembra – eu gosto de dizer às pessoas – como pequenos átomos são comparados às escalas com as quais estamos acostumados”, disse ele.
Por que eles fizeram isso
O resultado não surpreendeu nenhum cientista do CERN familiarizado com esses instrumentos, disse Jowett. “Não conversamos muito sobre isso antes, mas sabíamos que isso deveria acontecer.”
Os cientistas também estavam cientes de que esse processo teve sérias implicações para Alice em geral, de acordo com Daniel Tapia Takakium físico da Universidade do Kansas que liderou os grupos de trabalho do CERN para este projeto. Qualquer partícula que transmira no CERN normalmente percorre distâncias muito longas, o que significa que algumas inevitavelmente esmagam -se em diferentes seções do túnel LHC.
“Então eles basicamente se tornam um tipo de risco de segurança – quero dizer, eles pelo menos começam a desligar os alarmes”, disse Tapia Takaki. “Você quer ter um colisor que seja muito estável … então entender exatamente como mitigar essa transmutação é uma das grandes prioridades para a próxima geração de colisores”.
Uliana Dmitrieva é o jovem cientista ambicioso que iniciou um projeto para registrar oficialmente esse processo de maneira formal e científica. A tarefa provou ser tão gigantesca que, quando o artigo chegou às manchetes, Dmitrieva, que havia proposto o projeto como estudante de mestrado, já havia terminado seu doutorado e estava se preparando para se tornar um cientista da equipe do Instituto Nacional de Física Nuclear da Itália.
“Demorou mais tempo do que minha tese de doutorado”, ela riu. “Havia muito poucos [formal] Análises de [these processes]E, na verdade, eu tive que fazer tudo do zero, porque period difícil de modelar. Havia muitos insetos em [the calculations] Porque ninguém havia verificado isso antes. ”
Por que eles são um vencedor
Toda essa tensão provou mais do que valer o esforço – mas de maneiras a equipe nunca imaginou. A atenção do público para este projeto disfarça um pouco o fato de que a produção de ouro é “apenas uma pequena parte do artigo; o artigo period principalmente sobre emissão de prótons e colisões de chumbo devido a essas chamadas interações ultra-periféricas”, observou Jowett.
“Foi … estranho, porque, okay, apenas medimos prótons – nada interessante – por que está em toda parte?” Dmitrieva brincou. “Parece muito engraçado que haja algum tipo de alquimia no LHC.”
Mas a equipe decidiu se inclinar para esse ângulo, que “capturou claramente a imaginação do público, e pensamos que period uma boa maneira de explicar parte dessa física”, acrescentou Jowett. No geral, eles ficaram agradavelmente surpresos ao ver seu projeto se tornar um ponto de entrada para a grande empresa científica do CERN.
“Isso nos deixou felizes, mas também humilhados”, disse Tapia Takaki. “Temos a responsabilidade de compartilhar o conhecimento e a emoção – e certamente, [creating gold] é muito emocionante. ”
O que vem a seguir
Agora que a excitação do público se refrescou, os pesquisadores estão procurando desenvolver esses dados para melhorar ainda mais os detectores. Dito isto, e dado o grande tamanho do projeto, não há um único plano consolidado para a colaboração como um todo.
Tapia Takaki quer aumentar a capacidade da colaboração de fazer medidas precisas e sistemáticas da emissão de prótons e nêutrons. Com esses resultados, ele espera que a física de partículas peculiares de Alice possa ajudar a enfrentar as questões mais prementes da mecânica quântica.
Jowett, que se aposentou em 2019, agora aconselha os físicos mais jovens, inclusive na Alice Collaboration. “Há muita pesquisa acontecendo no LHC”, disse ele. “É uma máquina de banda muito larga que estuda muitas coisas – a alice é apenas uma parte dela. Isso deu algumas surpresas. E acho que continuará a fazê -lo.”
A equipe
Dizer que Alice é uma grande colaboração seria um tremendo eufemismo. Com 1.886 membros em 163 instituições em 39 países, é preciso uma verdadeira cidade de cientistas para se transformar em ouro. Uma lista completa de membros de colaboração de Alice pode ser encontrada aqui.
Clique aqui Para ver todos os vencedores da Feira de Ciência de 2025 Gizmodo.
