CERN retira 28 ímanes do LHC: a máquina só volta a colidir em 2030

Desde 7 de Setembro, equipas do CERN desmontam os troços do LHC de um lado e do outro do ATLAS e do CMS, as duas maiores experiências do acelerador. O objectivo é retirar 28 ímanes supercondutores, incluindo os tripletos internos — grupos de três quadrupolos que apertam o feixe antes de cada colisão.

É o arranque visível da terceira paragem longa do LHC, a Long Shutdown 3, que começou a 29 de Junho e pode durar até quatro anos. A 17 de Setembro, o director-geral do CERN, Mark Thomson, desceu ao túnel para assinalar o início dos trabalhos.

O que sai do túnel e o que entra

Além dos 28 ímanes, vão ser instalados 16 criostatos e 28 montagens criogénicas nas zonas onde o feixe é apertado. Os primeiros quadrupolos novos só devem chegar no início de 2029 — e é este calendário que explica porque é que a paragem começada este ano só termina em 2030.

No total, mais de 1,2 quilómetros do anel de 27 quilómetros vão ser desmontados e substituídos. O LHC não é o único parado: todo o complexo de aceleradores está em manutenção e consolidação, e instalações de experiências como o ISOLDE e o North Area estão em obras.

Porque é que a máquina tem de ser aberta

Um acelerador vale pelo número de colisões que acumula. Para o aumentar, é preciso apertar mais os feixes nos pontos onde eles se cruzam — e isso depende precisamente dos quadrupolos que estão a ser retirados.

Os ímanes novos usam bobinas de nióbio-estanho e atingem 11,3 tesla, cerca de 40% mais campo do que os actuais. Com o feixe mais apertado, o ATLAS e o CMS recolhem mais dados no mesmo tempo de operação.

Detectores novos, electrónica nova

O upgrade não é só dos ímanes. As experiências vão receber detectores e electrónica de leitura capazes de aguentar muito mais colisões em simultâneo — até 200 interacções sobrepostas por cruzamento de feixes, segundo a equipa do LIP que trabalha no CMS.

Secções de um dipolo (à esquerda) e de um quadrupolo (à direita) do LHC, com os enrolamentos de cobre à vista. São os quadrupolos que apertam o feixe nos pontos de colisão, e é essa família de ímanes que está a ser retirada do túnel. Fotografia: Ajheindel — Wikimedia Commons (CC0, domínio público).

É aqui que a contribuição portuguesa se vê. O LIP, laboratório de instrumentação e física experimental de partículas, participa no upgrade de fase 2 do ATLAS e do CMS.

No CMS, a equipa portuguesa está associada ao desenvolvimento de circuitos integrados dedicados — ASICs — para a leitura do BTL e para o regulador de baixa tensão do HGCAL, além de detectores de tempo LGAD e de electrónica do ECAL. São todos subsistemas do detector que vai receber o feixe mais apertado.

O projecto português que apoia a participação no upgrade do ATLAS está inscrito no Plano de Recuperação e Resiliência, e a descrição do trabalho aponta para luminosidades até 7,5 vezes acima do valor de projecto do LHC.

O que ainda não está fechado

O CERN não marca um dia para o fim da paragem: fala em «até quatro anos» e num regresso faseado do complexo a partir de meados de 2028, com o LHC a voltar a colidir em meados de 2030 já como High-Luminosity LHC.

O financiamento não vem de uma linha única: é o orçamento da organização, alimentado pelos Estados-membros — Portugal é membro do CERN desde 1985. Nesta fase, o que está confirmado é o trabalho físico no túnel, com responsáveis nomeados pelo CERN e datas de chegada de equipamento.

Para quem segue física de partículas, isto significa anos sem colisões novas: os resultados que forem saindo vêm de dados já recolhidos. Para as equipas portuguesas, o trabalho continua longe do túnel — a electrónica dos novos detectores está a ser desenhada enquanto o acelerador está aberto.