Experiências não LHC

Enquanto a maioria dos esforços do CERN se concentram no LHC, continuam a fazer-se experiências com outros aceleradores e instalações o que ainda constituir uma actividade importante da organização. Trata-se de experiências com alvo fixo, onde um feixe de partículas é atirado contra um alvo que tanto pode ser um sólido como um líquido ou um gás. Em determinadas circunstâncias o alvo é parte integrante do sistema de detecção.

Assim, a experiência COMPASS estuda a estrutura do hadrão no Super Sincrotrão a Protões (SPS), DIRAC investiga a força forte entre quarks no Sincrotrão a Protões (PS), enquanto a experiência CLOUD investiga uma possível relação entre os raios cósmicos e a formação das nuvens. ALPHA, ASACUSA, e ATRAP todas utilizam os antiprotões do acelerador AD.

Duas experiências saem do campo da física pura para se interessarem ao nosso dia-a-dia. É o caso de ACE com aplicações médicas e CAST, que utiliza um protótipo de um dipolo para o LHC, e procura eventuais novas partículas, não vindas do colisionador LHC, mas do Sol.

Normais

ACE

Ver artigo principal: E.C.A.

A ACE, sigla em inglês de Antiproton Cell Experiment (Experiência Antiprotões/Células), é uma experiência pioneira que começou em 2003 com objectivo de utilizar toda a capacidades e possibilidade dos antiprotões no tratamento do cancro (câncer). A experiência reúne uma equipa multidisciplinar de peritos em física, biologia e medicina vindos de 10 institutos que são os primeiros a estudar os efeitos biológicos dos antiprotões.

Até agora, a terapia com feixes de partículas têm principalmente utilizado os protões para destruir o cancro de células. As partículas entram no corpo do paciente com uma energia pré-determinada, o suficiente para que parem quando chegam ao cancro. Quando tal feixe é pesado, de início não provoca danos. Unicamente nos últimos milímetros da trajecto, quando ela começa a reduzir de velocidade e no momento em que pára é que os danos surgem. Infelizmente, embora o feixe destrua o cancro ele também afecta as células saudáveis por onde passa e assim o dano provocado aos tecidos sãos aumenta com o tratamento.

A experiência ACE está a experimentar o uso de antiprotões como um tratamento alternativo, comparando e eficacidade da irradiação das células segundo se usam protões ou antiprotões. Quando a matéria (a célula cancerosa) e antimatéria (os antiprotões) se encontra, produz-se o aniquilamento (destroem-se mutuamente), transformando a sua massa em energia. A ideia é utilizar a energia do aniquilamento para fazer 'explodir' as células do cancro e projectar os fragmentos contra as células cancerosas adjacentes, que serão destruída por sua vez.

ACE é um excelente exemplo de quanto a física de partículas pode dar como soluções inovadora no campo médico.

ALPHA

ALPHA sigla em inglês para Antihydrogen Laser PHysics Apparatus é a continuação de uma anterior experiência, ATHENA. Estabelecida em 2005 fundamentalmente com as mesmas ideias, fará, captará e estudará átomos de anti-hidrogénio para os comparar com os de hidrogénio. Desta vez, utiliza-se um novo tipo de equipamento derivado do anterior. Para se obter o anti-hidrogénio, deve-se regrupar os antiprotões e os positrões no interior de uma local que mantenham as partículas juntas utilizando uma carga eléctrica. No entanto, como os átomos anti-hidrogénio são electricamente neutros, não podem ser confinados (o campo magnético não tem acção sobre ele): migram naturalmente em direcção das paredes. Como as paredes são constituídas por matéria o contacto provoca o aniquilamento dos antiátomos alguns micro-segundos depois da sua criação. Com os avanços de ALPHA em relação à anterior ATHENA, espera-se assim ter mais tempo para manter os antiátomos para os estudar.

ASACUSA

ASACUSA sigla em inglês para Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons (Especroscopia atómica e colisões usando antiprotões lentos) pretende aprender mais acerca da diferenças fundamentais no comportamento da matéria e antimatéria. Contudo, em vez de comparar directamente átomos com o seu correspondente antiátomos (como fazem ATRAP e ALPHA) os físicos de ASACUSA estão a criar átomos híbridos tais como o hélio antiprotónico. O hélio tem a segunda estrutura atómica mais simples depois da do hidrogénio pois contém dois electrões que orbitam um núcleo central. O hélio antiprotónico é produzido misturando um desses electrões com o antiprotão. A produção deste híbrido é mais fácil de produzir que os átomos de anti-hidrogénio e são de mais fácil conservação e podem ser conservados mais tempo.

O grupo da ASACUSA usa o desacelerador de antiprotões para enviar um feixe de antiprotões para dentro de gás de hélio frio.

ATRAP

ATRAP sigla em inglês para Antihydrogen TRAP (ratoeira de anti-hidrogénio) é uma experiência para escrutar o interior dos átomos de anti-hidrogénio e comparar átomos de hidrogénio com o seu equivalentes antimatéria — átomos de anti-hidrogénio. Em 2002 ATRAP forneceu a primeira espreitadela dentro desse anti-átomo depois de os experimentadores terem conseguido criar e medir um grande número.

Um átomo de anti-hidrogénio consiste num antiprotão e num positrão (um antielectrão). Uma das dificuldades da produção da antimatéria é a energia que possuem os antiprotões quando são criados, pois atingem quase a velocidade da luz. Os físicos têm de "desacelerar" o mais possível o que significa "arrefece-los". ATRAP foi a primeira experiência a utilizar positrões frios para arrefecer antiprotões. Os dois ingredientes foram confinados na mesma "ratoeira" e quando ambos atingem a mesma temperatura, alguns combinam-se para formarem átomos de anti-hidrogénio (um positrão a orbitar um antiprotão). Esta técnica foi desenvolvida por uma outra experiência do CERN, a TRAP, o predecessor de ATRAP e informação da média

CAST

Ver artigo principal: CAST (experiência)

CAST sigla em inglês para CERN Solar Axion Telescope (Telescópio Axion Solar do CERN) tem por fim olhar para o Sol e ver se descobre o que se passa com a antimatéria. Na realidade a experiência procura por este método novador hipotéticas partículas a que se chama "axião". Elas foram propostos por alguns físicos teóricos para explicar porque razão existe uma subtil diferença entre matéria e antimatéria no processo relacionado com a força fraca, mas que não se vê na força forte. Se o "axião" existe, devem encontrar-se no centro do Sol e poderiam mesmo ser a invisível matéria escura (negra).

CLOUD

CLOUD sigla em inglês para Cosmics Leaving OUtdoor Droplets é uma experiência que usa uma câmara de nuvens para estudar a possibilidade ligação entre raio cósmico galácticos e a formação de nuvens. Baseado no Sincrotrão a Protões do CERN, esta é a primeira vez que um acelerador de física de alta energia foi usado para estudar a atmosfera e a ciência do clima.

Os raios cósmicos são partículas carregadas (electricamente) que bombardeiam a atmosfera Terrestre a partir do espaço exterior. Estudos sugerem que poderão ter influência na espessura da cobertura dasnuvens causadas pelos novos aerossol (minúsculas partículas em suspensão no ar que constituem o germe das gotas que formam as nuvens). Isto é apoiado em medidas feitas por satélites, que mostram uma possível correlação entre os raios cósmicos e a cobertura da nuvens baixas. A experiência CLOUD (Cloud, nuvem en En) é formada por uma equipa multidisciplinar de cientistas de 18 institutos de 9 países.

COMPASS

COMPASS sigla em inglês para COmmon Muon and Proton Apparatus for Structure and Spectroscopy (Aparelho comum de muãos e Protões para estrutura espectroscopia), realiza-se no SPS do CERN e estuda as maneiras complexas nas quais os elementos de quark e gluão trabalham em conjunto para fazer as partículas que observamos, desde o simples protão à grande variedade de parteiculas complexas que conhecemos. Cerca de 240 físicos de 11 países de 28 instituições tomam parte na experiência de COMPASS.

DIRAC

DIRAC sigla em inglês para DImeson Relativistic Atomic Complex, que estuda os piãos para ajudar os cientistas a terem um conhecimento mais profundo da força fundamental chamada a força forte. Eles exercem um papel fundamental na física de partículas,já que reúne partículas chamadas quark, que por sua vez constituem muitas das outras partículas, incluindo ptotões e neutrões que forma o núcleo dos átomos correntes.

DIRAC é uma colaboração de 87 cientistas de 7 países e tira o seu nome de Paul Dirac que fez contribuições fundamentais ao desenvolvimento da Mecânica Quântica e Eletrodinâmica Quântica.

Especiais

AMS

Ver artigo principal: Espectômetro Magnético Alpha

Experiências atípica do CERN porque de astrofísica com o Espectômetro Magnético Alpha - para Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) - é um detector que se encontra actualmente no espaço a 400 Km do solo e foi lançada a 16 de Maio de 2011 na shuttle Endeavour .

Referências

O complexo do CERN

A composição do CAC, sigla em inglês de CERN Acelarators Complex.