o que importa é o que interessa

Para estudar a constituição da matéria, cientistas usam aceleradores de partículas. São instalações sofisticadas onde se observam colisões de partículas subatômicas a altíssimas velocidades, próximas à velocidade da luz. Dos fragmentos destas colisões, tenta-se deduzir de que a matéria é feita.

De certa forma, equivale a fotografar a batida frontal de dois carros a quase trezentos mil quilômetros por segundo cada, e da foto tentar deduzir de que os carros são feitos. Só que é de noite e a foto só mostra as faíscas da colisão.

É claro que, com um carro, é mais fácil desmontá-lo para analisá-lo. Mas com partículas subatômicas não dá. Não existe faca de cortar próton, ou pinça de pegar elétron, pois qualquer ferramenta seria inevitavelmente feita de átomos, portanto muito maior do que aquilo que se quer desmontar. Seria como tentar fazer um furo de um milímetro com uma broca de dez quilômetros de diâmetro. Simplesmente não dá. A única maneira conhecida é quebrando as partículas em colisões de altíssima energia, e observando a perturbação que os fragmentos da colisão causam à matéria ao redor.

Tevatron, acelerador do Fermilab (fonte)

Coisa interessante, quanto menores os fragmentos que você quer observar, mais potente precisa ser a colisão, logo maior tem que ser o acelerador. É como precisar de uma pista mais aberta para acelerar os carros a uma velocidade maior, ou eles não conseguirão manter a curva. O acelerador LHC, por exemplo, tem 27 quilômetros de circunferência.

Uma idéia muito errada que eu tinha, é que eles aceleravam um par de partículas por vez, e daí observavam uma colisão — ficava intrigado com a precisão do processo.

Só que não é bem assim.

Na verdade, são dois fluxos contínuos de bilhões de partículas em direções opostas. É como se aquela pista de provas tivesse quilômetros de largura, com muitos carros cruzando-se a toda hora, a altíssima velocidade, em frente a uma câmera. Alguns carros passam ilesos, outros colidem. De vez em quando ocorre aquela colisão “perfeita”, que mostra os detalhes (as peças) que você procurava, bem na hora em que você fotografou.

Foto (simulada) de uma colisão (fonte)

E não é uma foto, mas milhões de fotos. Para ter uma idéia, os sensores do LHC capturam 40 milhões de fotos tridimensionais por segundo, e operaram por horas seguidas. Estima-se que a instalação produzirá 15 petabytes de dados por ano. Isso são 15 milhões de gigabytes.

Haja paciência para olhar todas as fotos em busca das mais “interessante”. É claro que isso não é feito à mão. Não dá, é humanamente impossível. Ao invés, cada foto é analisada por filtros de software que tentam isolar as mais promissoras, para que os cientistas humanos olhem depois. Tais filtros são um dos elementos cruciais do processo. Use filtros muito restritos, e você correrá o risco de perder os eventos que procura. Use filtros muito relaxados, e você acabará com milhões de fotos para olhar. É a proverbial busca de uma agulha em um palheiro.