Brian Cox sobre o supercolisor do CERN

Este é o Large Hadron Collider (LHC) -- Grande Colisor de Hádrons. Tem 27 km em circunferência; é o maior experimento científico já feito. Mais de 10 mil físicos e engenheiros de 85 países ao redor do mundo uniram-se no decorrer de várias décadas para construir essa máquina. O que nós fazemos é que nós aceleramos prótons -- núcleos de hidrogênio -- a aproximadamente 99,999999 porcento da velocidade da luz. Certo? A essa velocidade, eles circulam aqueles 27 quilômetros 11 mil vezes por segundo. E nós os colidimos com um outro feixe de prótons vindo no sentido oposto. Nós os colidimos dentro de detectores gigantes.

Eles são essencialmente câmeras digitais. E é nesse em que eu trabalho, o ATLAS. Para vocês terem uma noção do tamanho -- vocês podem ver essas pessoas tamanho-padrão europeu logo abaixo.

(Risos)

Para vocês terem uma noção do tamanho: 44 metros de comprimento, 22 metros de diâmetro, 7 mil toneladas. E nós recriamos as condições que eram presentes menos de um bilionésimo de segundo depois que o universo surgiu até 600 milhões de vezes por segundo dentro desse detector -- números imensos. E se vocês olharem para essas partes de metal aqui esses são ímãs enormes que curvam partículas eletricamente carregadas para poder medir o quão rápido elas estão viajando. Essa é uma foto de mais ou menos um ano atrás. Aqueles ímãs estão ali dentro. E, de novo, uma pessoa de verdade tamanho-padrão europeu, para que vocês tenham uma idéia do tamanho. E é ali dentro que aqueles mini-Big Bangs serão criados, ainda no verão deste ano.

E na verdade, hoje de manhã, eu recebi um email dizendo que acabamos de terminar, hoje, a construção da última parte do ATLAS. Então a partir de hoje, está finalizado. Eu gostaria de dizer que havia planejado isso para o TED, mas não foi isso. Então está completo a partir de hoje.

(Aplausos)

É, é uma conquista maravilhosa. Então você deve estar se perguntando, "Por quê? Por que criar as condições que eram presentes menos de um bilionésimo de segundo depois do início do universo?" Bem, físicos de partículas são um tanto ambiciosos. E o objetivo da física de partículas é entender do que tudo é feito, e como tudo se mantém junto. E por "tudo" eu quero dizer, é claro, eu e você, a Terra, o Sol, as centenas de bilhões de sóis em nossa galáxia e as centenas de bilhões de galáxias no universo observável. Absolutamente tudo.

Agora, você poderia dizer, "Bem, Ok, então por que não só olhar para as coisas? Sabe? Se você quer saber do que eu sou feito, vamos olhar para mim." Bem, nós descobrimos que ao olharmos de volta no tempo, o universo fica mais e mais quente, mais e mais denso, e mais e mais simples. Agora, não há nenhuma razão que eu saiba para isso, mas esse parece ser o caso. Então, no início dos tempos do universo, nós acreditamos que ele tenha sido bem simples e compreensível. Toda essa complexidade, todas essas coisas maravilhosas -- cérebros humanos -- são uma propriedade de um velho, frio e complicado universo. No começo, no primeiro bilionésimo de segundo, nós acreditamos, ou nós observamos, era muito simples.

É quase como... imagine um floco de neve na sua mão, e você olha para ele, e é um incrivelmente complicado e lindo objeto. Mas, ao aquecê-lo, ele derreterá, tornando-se uma poça d'água, e você poderá ver que ele era feito simplesmente de H2O, água. Então é com essa mesma mentalidade que nós olhamos de volta para o passado para entender do que é feito o universo. E até o momento, é feito dessas coisas. Apenas 12 partículas de matéria, presas juntas por quatro forças da natureza. Os quarks, essas coisas rosas, são o que constituem os prótons e nêutrons que formam os núcleos atômicos do seu corpo. O elétron -- o que circula o núcleo atômico -- mantido em órbita, por sinal, pela força eletromagnética carregada por esse aqui, o fóton. Os quarks são colados juntos por outras coisas, chamadas glúons.

E esses aqui, eles são a força nuclear fraca, provavelmente a menos familiar. Mas sem ela, o Sol não brilharia. E quando ele brilha, você tem quantidades copiosas dessas coisas chamadas neutrinos. Na verdade, se você olhar para a unha do seu polegar -- mais ou menos um centímetro quadrado -- teria algo como teria algo como 60 bilhões de neutrinos por segundo do Sol, passando através de cada centímetro quadrado do seu corpo. Mas você não os sente porque a "força fraca" foi nomeada assim corretamente. Alcance muito curto e muito fraca, então eles simplesmente passam por você.

E essas partículas foram descobertas durante o último século, praticamente A primeira, o elétron, foi descoberto em 1897, e a última, esse chamado de tau neutrino, no ano 2000. Na verdade aqui -- Eu ia dizer, aqui perto, em Chicago. Eu sei que é um país grande, a América, não é? Aqui perto. Relativo ao universo, é aqui perto.

(Risos)

Então essa coisa foi descoberta no ano 2000, então é um cenário relativamente recente. Uma coisa incrível, eu acho, é termos descoberto mesmo elas sendo tão pequenas. Sabe, elas estão na mesma magnitude de todo o universo observável. Então 100 bilhões de galáxias, a 13,7 bilhões de anos-luz -- essa distância até Monterey, na verdade, é a mesma de Monterey até essas partículas. Absolutamente, infinitamente minúsculas, e ainda assim, nós descobrimos praticamente todas.

Então um dos meus mais ilustres antepassados na Universidade de Manchester, Ernest Rutheford, descobridor do núcleo atômico, certa vez disse, "Toda a ciência ou é física, ou é colecionar figurinhas." Agora, eu não acho que ele estava querendo insultar o resto das ciências, embora ele fosse da Nova Zelândia, então é possível que sim.

(Risos)

Mas o que ele quis dizer é que o que fizemos, na verdade, foi colecionar figurinhas -- Ok, nós descobrimos as partículas, mas a não ser que você compreenda a razão fundamental para esse padrão -- sabe, o porquê de ser construído do jeito que é -- realmente, você só colecionou figurinhas -- você não fez ciência. Felizmente, nós temos o que é provavelmente uma das maiores conquistas científicas do século 20 para sustentar esse padrão. Podem enxergar como as leis de Newton, da física de partículas. É chamado de "Modelo Padrão" -- uma equação matemática graciosamente simples. Você poderia colocá-la em uma camiseta, que seria sempre um sinal de elegância. E aqui está ele.

(Risos)

Eu estou sendo um pouco maldoso, porque eu a expandi revelando todos os seus detalhes. Essa equação, no entanto, permite calcular tudo -- exceto a gravidade -- que acontece no universo. Então você quer saber por que o céu é azul, por que o núcleo atômico se mantém unido -- em princípio, se você tiver um computador grande o suficiente -- por que o DNA tem o formato que tem? Em princípio, você deveria ser capaz de calcular isso a partir dessa equação.

Mas há um problema. Alguém consegue ver o que é? Uma garrafa de champanhe para quem me disser. Eu vou facilitar, na verdade, destacando uma das linhas. Basicamente, cada um desses termos se refere a alguma das partículas. Então esses Ws se referem aos bósons W, e como eles ficam unidos. Esses carregadores da força nuclear fraca, os bósons Z, mesma coisa. Mas há um símbolo extra nessa equação: H. Certo, H. H é para a partícula de Higgs. A partícula de Higgs ainda não foi descoberta. Mas ela é necessária -- ela é necessária para fazer essa matemática funcionar. Então todos os cálculos extremamente detalhados que nós podemos fazer com essa maravilhosa equação não seriam possíveis sem essa parte extra. Então é uma previsão -- a previsão de uma partícula nova.

O que ela faz? Bem, nós tivemos muito tempo para criar boas analogias. E na década de 1980, quando nós queríamos o dinheiro para o LHC do governo Britânico, Margaret Thatcher, na época, disse, "Se vocês conseguirem explicar, numa linguagem que um político possa entender, o que diabos é que vocês estão fazendo, vocês podem ficar com o dinheiro. Eu quero saber o que essa partícula de Higgs faz." E nós criamos essa analogia que pareceu funcionar. Bem, o que a partícula de Higgs faz é: ela confere massa às partículas fundamentais. E o que acontece é que todo o universo -- e isso quer dizer não só o espaço, quer dizer eu também, e dentro de vocês -- todo o universo é cheio de algo chamado campo de Higgs. Partículas de Higgs, na verdade.

A analogia é que essas pessoas numa sala são as partículas de Higgs. Então quando uma partícula se move através do universo, ela pode interagir com essas partículas de Higgs. Mas imagine que alguém não muito popular anda através da sala. Então todos o ignoram. Eles podem passar pela sala muito rapidamente, essencialmente à velocidade da luz. Eles não possuem massa. E imagine alguém incrivelmente importante e popular e inteligente entra na sala. Ela é cercada por pessoas, e sua passagem pela sala é impedida. É quase como se eles ficassem pesados. Eles ficam maciços. E é exatamente dessa maneira que o mecanismo de Higgs funciona. O cenário é que os elétrons e os quarks no seu corpo e no universo que vemos ao nosso redor são pesados, de certa forma, e maciços, porque são cercados por partículas de Higgs. Eles estão interagindo com o campo de Higgs.

Se esse cenário é verdadeiro, então nós temos que descobrir essas partículas de Higgs no LHC. Se não for verdadeiro -- porque é um mecanismo um pouco confuso, embora seja o mais simples que conseguimos pensar -- então seja lá o que faça o trabalho das partículas de Higgs tem que aparecer no LHC. Então essa é uma das principais razões de termos construído essa máquina gigante. Estou feliz que vocês reconheçam Margaret Thatcher. Na verdade, eu pensei em fazer isso mais culturalmente relevante, mas -- (Risos) enfim. Então essa é uma coisa. É essencialmente uma garantia do que o LHC vai encontrar.

Tem muitas outras coisas. Vocês ouviram muitos dos problemas com a física de partículas. Um dos que vocês ouviram: matéria escura, energia escura. Há outro problema, no qual as forças da natureza -- é bem bonito, na verdade -- parece que, ao voltarmos no tempo, elas parecem mudar de intensidade. Bem, elas realmente mudam de intensidade. Então a força eletromagnética, a força que nos mantém inteiros, fica mais forte em altas temperaturas. A força forte, a força nuclear forte, que mantém os núcleos unidos, enfraquece. E o que você vê é que o modelo padrão -- você pode calcular como isso muda -- são as forças -- as três forças, fora a gravidade -- parecem quase se unir num certo ponto. É quase como se houvesse um tipo perfeito de super-força, no começo dos tempos. Mas elas não se encontram.

Agora existe uma teoria, chamada supersimetria, que dobra o número de partículas no modelo padrão. O que, a princípio não parece ser uma simplificação. Mas na verdade, com essa teoria, nós vemos que as forças da natureza realmente parecem se unificar, no Big Bang. Uma profecia absolutamente linda. O modelo não foi construído para fazer isso, mas parece funcionar. Além disso, essas partículas supersimétricas são fortes candidatas a serem a matéria escura. Então uma teoria muito convincente que é na verdade física comum. E se fosse para apostar, eu apostaria -- de uma maneira não muito científica -- que essas coisas também apareceriam no LHC. Muitas outras coisas que o LHC também poderia descobrir.

Mas nesses últimos minutos, eu só gostaria de lhes dar uma perspectiva diferente do que eu penso -- o que a física de partículas realmente significa para mim -- física de partículas e cosmologia. E o que eu acho é que isso nos deu uma maravilhosa narrativa -- quase uma história da criação, se puder dizer assim -- sobre o universo, da ciência moderna nas últimas décadas. E eu diria que merece, no espírito da palestra de Wade Davis, ser colocada ao lado dessas maravilhosas histórias sobre a criação das pessoas do alto dos Andes e do norte gélido. Essa é uma história da criação, eu acredito, tão maravilhosa quanto.

E a história é a seguinte: nós sabemos que o universo começou 13,7 bilhões de anos atrás, num estado imensamente quente e denso, muito menor que um único átomo. Começou a expandir aproximadamente um milionésimo de bilionésimo de bilionésimo de bilionésimo de bilionésimo de um segundo -- eu acho que disse certo -- após o Big Bang. A gravidade se separou das outras forças. O universo então passou por uma expansão exponencial chamada inflação. Aproximadamente no primeiro bilionésimo de segundo, o campo de Higgs começou a agir, e os quarks e glúons e elétrons que nos constituem ganharam massa. O universo continuou a se expandir e esfriar. Após alguns poucos minutos, havia hidrogênio e hélio no universo. Só isso. O universo era aproximadamente 75% hidrogênio, 25% hélio. E continua a ser hoje em dia.

E continuou a expandir durante mais ou menos 300 milhões de anos. Então a luz começou a viajar através do universo. Era grande o suficiente para ser transparente à luz, e é isso que nós vemos na radiação cósmica de fundo que George Smoot descreveu como olhar para a face de Deus. Após aproximadamente 400 milhões de anos, formaram-se as primeiras estrelas, e aquele hidrogênio, aquele hélio, começaram a esquentar e formar elementos mais pesados. Então os elementos da vida -- carbono, oxigênio, ferro, todos os elementos de que precisamos para existir -- foram formados naquelas primeiras gerações de estrelas, que então ficaram sem combustível, explodiram, e jogaram esses elementos de volta ao universo. Eles então se condensaram novamente em uma nova geração de estrelas e planetas.

E em alguns desses planetas, o oxigênio que havia sido criado naquela primeira geração de estrelas puderam se fundir com hidrogênio para formar água, água líquida em sua superfície. Em pelo menos um, e talvez apenas um desses planetas, surgiu vida primitiva, que evoluiu durante milhões de anos para criaturas que andavam eretas e deixaram pegadas três milhões e meio de anos atrás nas planícies lamacentas da Tanzânia, e eventualmente deixaram uma pegada em outro mundo. E construiu essa civilização, essa maravilhosa imagem, que transformou a escuridão em luz, e você pode ver a civilização do espaço. Como um dos meus grandes heróis, Carl Sagan, disse, essas são as coisas -- e na verdade, não só essas, mas eu estava olhando em minha volta -- essas são as coisas, como os foguetes Saturn V, e Sputnik, e o DNA, e literatura e ciência -- essas são as coisas que átomos de hidrogênio fazem quando lhes são dados 13,7 bilhões de anos.

Absolutamente excepcional. E as leis da física. Não é? Então, as leis certas da física -- elas são perfeitamente equilibradas. Se a força fraca tivesse sido um pouco diferente, então carbono e oxigênio não se estabilizariam dentro do coração de estrelas, e não haveria nada disso no universo. E eu acho que essa é -- é uma história maravilhosa e significativa. 50 anos atrás eu não poderia ter contado essa história, porque nós não a conhecíamos. Isso realmente me faz sentir que aquela civilização -- que, como eu disse, se você acredita na história científica da criação, emergiu puramente como resultado das leis da física, e alguns átomos de hidrogênio -- então eu acho, para mim pelo menos, me faz sentir incrivelmente valioso.

Então isso é o LHC. O LHC certamente, quando ele for acionado, no verão, irá escrever o próximo capítulo desse livro. E eu estou certamente na expectativa com imenso entusiasmo, para que ele seja ligado. Obrigado.

(Aplausos)