O detector ALICE, da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN), fica cerca de 90 metros abaixo deste edifício colorido em Genebra, na Suíça. ALICE é uma enorme câmera digital capaz de fotografar as menores partículas do universo – componentes do núcleo atômico. A pintura na parede reproduz a câmera quase em tamanho real; a original ainda é um pouco maior.

Assim são as imagens captadas pelo detector ALICE. Em colisões de prótons ou de íons de chumbo à velocidade da luz, as menores das partículas elementares são liberadas – como a recentemente descoberta Bóson de Higgs. Tais partículas elementares compunham o nosso universo no primeiro trilionésimo de segundo após o Big Bang.

Quatro câmeras de detectores estão localizadas ao longo do Large Hadron Collider (LHC), o acelerador de partículas do CERN. Elas são chamadas de ALICE, ATLAS, CMS e LHCb. Para vê-las, é preciso ir ao subsolo dos Alpes suíços e franceses. O uso de capacete é obrigatório, pois há tubos e fios por todos os lados, e há risco de bater a cabeça ou de uma ferramenta cair do alto.

Íons de chumbo e prótons de hidrogênio são acelerados neste tubo localizado sob a Suíça e a França. As partículas voam através do tubo a vácuo com a velocidade de um trem-bala. Eletroímãs as mantêm em suas órbitas. Os quatro grandes detectores em que ocorrem as colisões de partículas dão acesso ao tubo.

Sob o revestimento azul, escondem-se dois tubos, pois os fluxos de partículas devem correr em sentidos opostos. Apesar de os prótons e íons se dirigirem uns em direção aos outros à velocidade da luz, eles não colidem com o dobro dessa velocidade. Do ponto de vista de uma partícula voando, a outra partícula aproxima-se somente à velocidade da luz.

Os eletroímãs que mantêm as partículas em curso consistem de bobinas supercondutoras. Os cabos são resfriados a -271,3 graus Celsius, ficando sem nenhuma resistência elétrica. Para o processo, o acelerador de partículas precisa de muito hélio líquido, que flui através dos tubos. Trata-se do maior refrigerador no mundo.

O LHC não é um círculo exato, mas composto por linhas retas interrompidas por curvas, nas quais ímãs desviam os feixes. Os eletroímãs são extremamente precisos: pouco antes da colisão, eles focam o feixe com tanta exatidão que a probabilidade de dois prótons colidirem exatamente é altíssima. A colisão ocorre bem no centro do detector.

Os detectores são tão grandes como prédios de vários andares. Eles precisaram ser levados ao fundo da montanha em partes, através desta fenda estreita, por exemplo. Abaixo há uma caverna gigantesca, onde a ALICE foi montada – semelhante a um barco dentro de uma garrafa de vidro.

Na foto, vê-se o detector ALICE aberto e inativo. Em operação, os feixes de íons encontram-se em seu centro. As partículas resultantes voam em direções diferentes por várias camadas de chips de silício – semelhantes aos sensores de câmeras digitais. Os chips registram os caminhos das partículas. Por segundo, são gerados 1,25 gigabytes de dados digitais.

Este bloco azul é um enorme eletroímã, parte importante do detector ALICE. O campo magnético gerado por ele torna possível identificar as partículas produzidas na colisão. Dependendo do sentido em que voam, os investigadores podem identificar se são positivas, negativas ou neutras, por exemplo.

O detector Atlas tem aparelhos de medição muito especiais: os chamados espectrômetros de múons. Eles ficam fora do núcleo detector, como se fossem grandes asas. Assim, é possível capturar um parente do elétron: o múon. É difícil detectá-lo, pois ele existe por apenas dois milionésimos de segundo.

Todos os detectores têm salas de controle como esta do Atlas. Se o acelerador de partículas estiver em operação, ninguém pode permanecer nas instalações subterrâneas. Um feixe de prótons fora de controle seria capaz de derreter 500 quilos de cobre. Se o hélio escapar, há risco de congelamento e asfixia. Além disso, o feixe de partículas pode gerar radioatividade.

Os quatro detectores fornecem dados 40 milhões de vezes por segundo. Uma vez que nem todas as colisões são interessantes para os cientistas, elas são filtradas. No final, sobram cerca de cem colisões por segundo. Isso ainda equivale a 700 megabytes por segundo – o conteúdo de um CD padrão. Todos os dados são armazenados no centro de computação do CERN.

Por ano, o CERN produz dados que resultariam numa pilha de CDs de 20 quilômetros de altura. Apesar de tais arquivos serem capazes de armazenar uma grande quantidade de dados, ainda não seria suficiente. Por isso, os dados são distribuídos pelo mundo: com seus centros de dados, mais de 200 universidades e instituições de pesquisa formam uma rede mundial de computadores do CERN.

Físicos de partículas de todo o mundo têm acesso aos dados do CERN. Como uma espécie de projeto dedicado à toda a humanidade, o CERN está à disposição de universidades e instituições que se dedicam à pesquisa.