O LHC entra em longa paragem técnica: no LIP, a ciência continua
"Durante os próximos anos, as equipas do LIP vão analisar os dados já recolhidos e preparar a fase de alta luminosidade do LHC."
O Large Hadron Collider (LHC), o mais poderoso acelerador de partículas do mundo, terminou no dia 29 de junho o seu último período de tomada de dados antes de entrar no Long Shutdown 3, conhecido como LS3. Este período de paragem marca uma das intervenções mais ambiciosas no complexo de aceleradores do CERN desde a construção do próprio LHC.
Durante os próximos anos, não haverá feixes de partículas a circular no LHC. Mas isso não significa uma pausa na ciência. Pelo contrário: começa agora uma fase intensa de manutenção, consolidação e atualização dos detetores, preparando o caminho para a fase de alta luminosidade do LHC, o HL-LHC.
Desde os seus primeiros feixes, em setembro de 2008, o LHC transformou a física de partículas. O momento mais conhecido chegou a 4 de julho de 2012, quando as colaborações ATLAS e CMS anunciaram a descoberta do bosão de Higgs. Desde então, os dados do LHC permitiram testar o Modelo Padrão com grande precisão e procurar sinais de fenómenos ainda
O LIP na próxima fase de ATLAS e CMS
Instituição de referência em Portugal na física experimental de partículas, o LIP participa há décadas no programa científico do CERN. Nas experiências ATLAS e CMS, essa participação continua agora com a preparação dos detetores para a fase de alta luminosidade do LHC.
Na experiência ATLAS, a equipa portuguesa contribuirá para a atualização de dois sistemas fundamentais do detetor: o High Granularity Timing Detector (HGTD) e o calorímetro hadrónico TileCal. O trabalho será desenvolvido no LIP, em Lisboa e Coimbra, com uma forte participação da indústria nacional.
“No TileCal, Portugal é responsável pela produção do novo sistema de distribuição de alta tensão, que será relocalizado para fora do detetor, reduzindo a exposição à radiação. No HGTD, a equipa desenvolverá eletrónica para o sistema de controlo do detetor e filtros para a distribuição de alta tensão. O trabalho inclui o desenvolvimento, conectorização e instalação de mais de mil cabos de alta tensão de reduzido diâmetro, a produção de milhares de placas eletrónicas e os respetivos testes de controlo de qualidade”, explica Patrícia Conde, coordenadora do grupo ATLAS no LIP.
Na experiência CMS, o grupo do LIP está envolvido em várias componentes centrais da atualização do detetor, incluindo o Precision Proton Spectrometer (PPS), os detetores de precisão temporal do Barrel Timing Layer (BTL) e a eletrónica do calorímetro eletromagnético, o ECAL.
“O grupo CMS do LIP lidera o desenvolvimento do novo Precision Proton Spectrometer, que demonstrou, pela primeira vez, a viabilidade de operar um espectrómetro de protões próximo do feixe em condições de alta luminosidade. A equipa está envolvida na atualização do PPS, em particular nos detetores de precisão temporal, e é também responsável pelo desenho e construção do sistema de leitura do novo Barrel Timing Layer, incluindo um ASIC de alto desempenho para medição de tempo. Em colaboração com a indústria portuguesa, o LIP desenvolveu ainda um ASIC resistente à radiação para a eletrónica frontal do ECAL e participa nos estudos de integração dos seus módulos”, explica Michele Gallinaro, coordenador do grupo CMS do LIP.
Mais luminosidade, mais dados, novos desafios
Estas contribuições respondem ao principal desafio da próxima fase do LHC. Quando regressar à operação, o HL-LHC deverá aumentar a luminosidade do acelerador até dez vezes face ao desenho original. Isto permitirá recolher muito mais dados e estudar o bosão de Higgs com uma precisão sem precedentes.
Ao mesmo tempo, as experiências terão de lidar com ambientes muito mais exigentes, enfrentando dezenas ou mesmo centenas de colisões de protões em simultâneo.
O reinício gradual do complexo de aceleradores está previsto a partir de 2028, abrindo caminho para a entrada em operação do HL-LHC em 2030. A próxima etapa será feita com mais dados, detetores mais exigentes e novas perguntas sobre a estrutura fundamental do Universo.
Imagens: CERN