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Ao colaborar com projetos para futuros observatórios de ondas gravitacionais, o CERN ajuda a encontrar ecos do passado
Impressão artística do Telescópio Einstein, um detector de ondas gravitacionais de última geração. A Colaboração do Telescópio Einstein firmou um acordo com o CERN para o projeto do sistema de vácuo do detector. (Imagem: Nikhef)
Ondas gravitacionais, como a descoberta do bóson de Higgs em 2012, deixaram sua marca em uma década de descobertas extraordinárias na física. Ao contrário da gravidade, que é criada quando objetos massivos deixam sua marca na estrutura do espaço-tempo, as ondas gravitacionais são ondulações muito fracas no espaço-tempo, causadas por massas aceleradas pela gravidade. Até agora, pesquisadores conseguiram detectar as ondas gravitacionais produzidas pela fusão de objetos muito pesados, como buracos negros ou estrelas de nêutrons. Quando isso acontece, esses ecos do passado reverberam por todo o Universo e finalmente chegam à Terra, permitindo-nos reconstituir o que aconteceu há milhões de anos-luz.
Os observatórios de ondas gravitacionais atuais conseguem detectar apenas algumas ondas gravitacionais, pois cobrem apenas um espectro estreito de toda a faixa de comprimentos de onda emitidos. Futuros observatórios de ondas gravitacionais, como o Telescópio Einstein , um experimento reconhecido pelo CERN, precisam ser maiores para buscar uma largura de banda maior de ondas gravitacionais que possam nos dizer mais sobre o Universo.
Um ingrediente-chave dos futuros observatórios de ondas gravitacionais é a tecnologia de ultra-alto vácuo. Como a instalação líder mundial em P&D para aplicações neste campo, o CERN é um dos poucos lugares onde as pessoas sabem como construir sistemas de ultra-alto vácuo muito longos. A experiência de uma década do CERN na instalação de sistemas de vácuo complexos e ultrapuros no subsolo é um benefício adicional para o Telescópio Einstein, uma vez que ele será instalado pelo menos 200 metros abaixo da superfície da Terra. Os principais institutos da Colaboração do Telescópio Einstein, portanto, firmaram um acordo de colaboração com o CERN em 2022. Com base nesse acordo, um workshop foi realizado em março de 2023 dedicado ao brainstorming sobre como esses sistemas poderiam se parecer e quais materiais funcionariam melhor. A Colaboração espera concluir um protótipo de tubo de vácuo até o final de 2025. As descobertas do workshop ajudarão a reduzir não apenas o custo de construção do Telescópio Einstein, mas também potencialmente o custo de futuros aceleradores.
“A sensibilidade esperada do Telescópio Einstein será pelo menos dez vezes maior que a do Ligo-Virgo”, afirma Michele Punturo, que iniciou sua carreira como físico no CERN e agora é o porta-voz da Colaboração. “Sua sensibilidade em baixas frequências nos permitirá detectar buracos negros de massa intermediária.”
O Telescópio Einstein foi projetado para medir ondas gravitacionais dez vezes mais precisamente do que os detectores de ondas gravitacionais existentes e complementará futuros detectores de ondas gravitacionais espaciais. O experimento enviará um feixe de laser para dentro do túnel triangular de 120 km de extensão. Esse feixe será então dividido em dois feixes, que serão refletidos por espelhos. O comprimento do túnel foi escolhido de forma que os dois feixes de laser se cancelem com precisão. Se uma onda gravitacional cruzar o sinal do laser, ela será perturbada, deixando para trás uma impressão de si mesma. A natureza dessa impressão fornecerá aos pesquisadores informações sobre o evento que criou a onda gravitacional.
Devido à alta precisão do sinal, o sistema de vácuo no qual o laser opera precisa ser não apenas ultrapuro, mas também livre de vibrações e contaminação eletromagnética, já que ambos podem imitar o sinal da onda gravitacional incidente.
Outra fonte potencial de modificação da frequência das ondas gravitacionais é a matéria escura, a forma elusiva de matéria que parece compor a maior parte do nosso Universo. Teóricos já estão trabalhando em modelos para verificar se um sinal registrado pode ser influenciado pela matéria escura. Essas buscas complementariam as buscas por matéria escura que estão sendo realizadas atualmente em experimentos com colisores e alvos fixos no CERN.
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Para saber mais, acesse o link>
Fonte: CERN
https://home.cern/news/news/knowledge-sharing/connecting-small-and-large-scales
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos de Economia, Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia Climatologia). Participou do curso Astrofísica Geral no nível Georges Lemaître (EAD), concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Em outubro de 2014, ingressou no projeto S'Cool Ground Observation, que integra o Projeto CERES (Clouds and Earth’s Radiant Energy System) administrado pela NASA. Posteriormente, em setembro de 2016, passou a participar do The Globe Program / NASA Globe Cloud, um programa mundial de ciência e educação com foco no monitoramento do clima terrestre.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
Livraria> https://www.orionbook.com.br/
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