CERN

CERN, byname of Organisation Européene pour la Recherche Nucléaire, anteriormente (1952-54) Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, English European Organization for Nuclear Research, organização científica internacional estabelecida com o propósito de pesquisa colaborativa em física de partículas de alta energia. Fundada em 1954, a organização mantém sua sede perto de Genebra e opera expressamente para pesquisas de “caráter puramente científico e fundamental”. O artigo 2 da Convenção CERN, enfatizando a atmosfera de liberdade na qual o CERN foi estabelecido, declara que ele “não se preocupará com trabalhos para exigências militares e os resultados de seus trabalhos experimentais e teóricos serão publicados ou de outra forma disponibilizados em geral”. As instalações de pesquisa científica do CERN – que representam as maiores máquinas do mundo, aceleradores de partículas, dedicados ao estudo dos menores objetos do universo, partículas subatômicas – atraem milhares de cientistas de todo o mundo. As realizações de pesquisa no CERN, que incluem descobertas científicas vencedoras do Prêmio Nobel, também abrangem avanços tecnológicos como a World Wide Web.

O estabelecimento do CERN foi, pelo menos em parte, um esforço para recuperar os físicos europeus que imigraram por várias razões para os Estados Unidos, como resultado da Segunda Guerra Mundial. A organização provisória, criada em 1952 como Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, tinha sido proposta em 1950 pelo físico americano Isidor Isaac Rabi na quinta Conferência Geral da UNESCO. Após a ratificação formal da constituição do grupo em 1954, a palavra Organização substituiu o Conseil em seu nome, embora a organização continuasse a ser conhecida pela sigla do nome anterior. No final do século XX, o CERN contava com 20 Estados europeus, além de vários países que mantinham o status de “observador”.

CERN possui as maiores e mais versáteis instalações deste tipo no mundo. O local ocupa mais de 100 hectares na Suíça e, desde 1965, mais de 450 hectares na França. A ativação em 1957 do primeiro acelerador de partículas do CERN, um sincrociclotron de 600 megaelectrons volt (MeV), permitiu aos físicos observar (cerca de 22 anos após a previsão desta atividade) a decadência de um pi-meson, ou pioneiro, em um elétron e um neutrino. O evento foi fundamental para o desenvolvimento da teoria da força fraca.

O laboratório CERN cresceu constantemente, ativando o acelerador de partículas conhecido como Proton Synchrotron (PS; 1959), que usava “focalização forte” de feixes de partículas para alcançar a aceleração de 28 gigalectron volts (GeV) dos prótons; os Anéis de Armazenamento Intersectante (ISR; 1971), um design revolucionário que permite colisões frontais entre dois feixes intensos de 32 GeV de prótons para aumentar a energia eficaz disponível no acelerador de partículas; e o Super Proton Synchrotron (SPS; 1976), que apresentava um 7-km (4.35 milhas) capaz de acelerar os prótons até um pico de energia de 500 GeV. Experimentos no PS em 1973 demonstraram pela primeira vez que os neutrinos podiam interagir com a matéria sem se transformar em múons; esta descoberta histórica, conhecida como a “interação da corrente neutra”, abriu a porta para a nova física incorporada na teoria do electroweak, unindo a força fraca com a força eletromagnética mais familiar.

Em 1981 o SPS foi convertido em um colisor de próton-antiproton baseado na adição de um anel Antiproton Accumulator (AA), que permitiu a acumulação de antiprotons em feixes concentrados. A análise das experiências de colisão próton-antiprotões com uma energia de 270 GeV por feixe levou à descoberta das partículas W e Z (portadoras da força fraca) em 1983. O físico Carlo Rubbia e o engenheiro Simon van der Meer do CERN receberam o Prémio Nobel da Física de 1984 em reconhecimento da sua contribuição para esta descoberta, que permitiu a verificação experimental da teoria do electroweak no Modelo Standard da Física de Partículas. Em 1992 Georges Charpak do CERN recebeu o Prêmio Nobel de Física em reconhecimento à sua invenção de 1968 da câmara proporcional multifios, um detector eletrônico de partículas que revolucionou a física de alta energia e tem aplicações em física médica.

Em 1989 o CERN inaugurou o colisor Grande Elétron-Positron (LEP), com uma circunferência de quase 27 km, que foi capaz de acelerar tanto os elétrons quanto os pósitrons para 45 GeV por feixe (aumentou para 104 GeV por feixe em 2000). O LEP facilitou medições extremamente precisas da partícula Z, o que levou a refinamentos substanciais no Modelo Standard. O LEP foi desligado em 2000, para ser substituído no mesmo túnel pelo Large Hadron Collider (LHC), projetado para colidir feixes de prótons com uma energia de quase 7 teraelectron volts (TeV) por feixe. O LHC, que deverá estender o alcance das experiências de física de alta energia a um novo planalto energético e assim revelar novas áreas de estudo não mapeadas, iniciou operações de teste em 2008.

A missão fundadora do CERN, de promover a colaboração entre cientistas de muitos países diferentes, exigiu para a sua implementação a rápida transmissão e comunicação de dados experimentais a locais em todo o mundo. Nos anos 80, Tim Berners-Lee, um cientista informático inglês do CERN, começou a trabalhar num sistema de hipertexto para ligação de documentos electrónicos e no protocolo para a sua transferência entre computadores. Seu sistema, introduzido no CERN em 1990, ficou conhecido como World Wide Web, um meio de comunicação rápido e eficiente que transformou não só a comunidade física de alta energia, mas também o mundo inteiro.