Cientistas tentam consertar a maior experiência científica
05 de novembro de 2008 • 09h11 • atualizado em 16 de janeiro de 2009 às 17h35

Os físicos estão próximos de concluir o plano de reparos do Large Hadron Collider (LHC), o mais poderoso acelerador de partículas do mundo, localizado no Centro Europeu de Pesquisa Nuclear (CERN), perto de Genebra, Suíça.

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O LHC está desativado desde a metade de setembro depois que um defeito elétrico danificou parte da máquina e causou o vazamento de toneladas de hélio líquido no túnel. O incidente danificou até 29 dos ímãs supercondutores do LHC e contaminou o imaculado "tubo de feixes" que conduz os prótons pelo circuito que os leva a colisões. Os físicos esperam consertar a máquina e deixá-la pronta para as primeiras colisões até maio ou junho de 2009.

Mas simplesmente substituir os ímãs danificados não será bastante. Os físicos e engenheiros do CERN precisam também garantir que o acidente não se repita no futuro. "A verdadeira questão é determinar como isso aconteceu", disse Lucio Rossi, um físico do CERN que está ajudando a conduzir os reparos.

O coração do problema
A resposta está no coração da avançada tecnologia do LHC. O colisor movimenta prótons em alta velocidade por seu anel de 27 quilômetros usando campos magnéticos de mais de oito tesla - ou seja, cerca de 100 mil vezes mais fortes que o magnetismo terrestre.

Campos fortes requerem correntes fortes, e caso o LHC utilizasse cabos de cobre convencionais, requereria uma usina de energia de mil megawatts só para acionar seus circuitos. Portanto, a fim de economizar energia e dinheiro, os físicos estão usando cabos supercondutores de nióbio e titânio. Os cabos, cada um dos quais da espessura de um dedo, podem conduzir milhares de amperes de corrente sem qualquer resistência - desde que estejam refrigerados a uma temperatura de 1,9 grau kelvin, o equivalente a menos 271 graus.

Os físicos que estão investigando o defeito estão concentrando suas atenções em uma conexão defeituosa entre os cabos que formam o "bus" elétrico, ou a rota de fornecimento de corrente aos ímãs, do LHC.

Durante um teste de energia conduzido em 19 de setembro, uma seção do bus em que dois cabos se uniam começou a esquentar. Tão logo ela rompeu a barreira da temperatura supercondutora, a junta se tornou incapaz de carregar os 8,7 mil amperes que estavam passando por ela. A conexão derreteu e a corrente se espalhou a outras partes da máquina, abrindo um buraco no tubo de vácuo e no tubo de feixe. Seis toneladas de hélio líquido escaparam pelo buraco, e isso causou danos a outros ímãs posicionados na seção.

A corrente era tão poderosa que vaporizou boa parte dos cabos, de modo que não existe maneira de determinar ao certo o que aconteceu, diz Rossi. "É como um homicídio, no qual a vítima não pode testemunhar".

Mas Lyn Evans, que comanda o projeto do LHC, diz que os físicos e engenheiros "estão certos" de que uma conexão defeituosa causou o acidente. A forte corrente provavelmente fez com que a conexão defeituosa se desintegrasse gradualmente, elevando a resistência até que o bus perdesse sua supercondutividade.

Prevenir, não corrigir
A chave para impedir que um desastre semelhante aconteça será detectar os defeitos em tempo, diz Rossi. As imensas correntes que o LHC recebe não podem ser simplesmente desligadas, porque demora cerca de um minuto para que os circuitos de aquecimento e os circuitos de desvio de corrente dissipem a energia contida nos ímãs. A fim de que o sistema tenha tempo suficiente para parar, ele diz, "teremos de detectar esse efeito quando surgir um precursor".

Felizmente, parece que detecção prematura será possível. Com base em testes conduzidos em 24 de outubro, Rossi diz que está confiante em que os operadores do LHC serão capazes de detectar mudanças da ordem dos milivolts na corrente que passa pelo bus elétrico - o que indica uma falha iminente-, em tempo de desviar os milhares de amperes que estarão correndo pelos cabos da máquina. Os engenheiros também estão procurando pela possibilidade de detectar pequenos aumentos no volume de hélio líquido em torno dos cabos, outro sinal de alerta.

O sistema de detecção aperfeiçoado bastaria, em si, para prevenir um futuro acidente do tipo, diz Jim Strait, do Laboratório Nacional e Acelerador de Partículas Fermi, a organização norte-americana de pesquisa de partículas de alta energia, em Batavia, Illinois, que trabalha como consultor do CERN. "Estou confiante em que um evento desse tipo não voltará a ocorrer", ele fiz.

Kit para emergências
Os engenheiros e físicos do CERN também esperam minimizar os danos causados por futuras falhas, ao oferecer mais saídas de emergência para o hélio líquido que corre pela máquina. Nos minutos posteriores ao acidente, o hélio líquido em torno do bus se vaporizou e se expandiu rapidamente no interior do tubo de vácuo com força suficiente para arrancar os ímãs de suas bases de concreto.

Os danos aconteceram em parte porque as válvulas de emergência que tinham por objetivo prevenir o acúmulo de pressão não conseguiram reagir ao ritmo de expansão acelerado.

Evans diz que o grupo planeja aumentar o número de válvulas de escape na máquina. E Rossi afirma que eles planejam substituir alguns rebites de aço no tubo de vácuo por rebites plásticos, que cederão quando a pressão se acumular, criando ainda mais aberturas para que o hélio escape.

"Isso não significa que não teremos falhas que ninguém conseguiu prever até agora", alerta Strait. "Mas as melhoras no sistema de emergência no tubo de vácuo servirão ao menos para limitar os danos colaterais causados por qualquer defeito".

Realizar os reparos e modificações necessários na máquina em tempo para que ela retome as operações no prazo programado, em maio de 2009, será "um grande trabalho", acrescenta. "Mas já vi o CERN fazer muitas outras coisas que os pessimistas afirmavam ser impossíveis. E ainda assim eles o fizeram".

Tradução: Paulo Migliacci