Upton, EUA (AE-AP) - Nas profundidades das matas arenosas da Long Island de Nova York, físicos estão se preparando para voltar à aurora do universo. Dentro de poucas semanas, a máquina do tempo deles, enterrada debaixo do Laboratório Nacional Brookhaven do departamento de Energia, começará a retirar átomos de ouro dos seus elétrons e acelerá-los a 99,995% da velocidade da luz. Depois, fará pares de átomos chocarem-se entre si com tal violência que as colisões gerarão temperaturas 10 mil vezes mais quentes que a do Sol.
Não há perigo. Como os objetos envolvidos são submicroscópicos, a energia total de cada colisão será comparável àquela de um mosquito pousando na tela da porta. Mas essa energia será liberada em um espaço um milionésimo de um milímetro horizontal, suficientemente concentrada para desmontar um núcleo atômico.
Todos nós aprendemos na escola que a matéria é constituída de partículas minúsculas chamadas átomos e que esses átomos são formados de um núcleo de prótons e nêutrons circundados por um enxame de elétrons. Mas, nas últimas décadas, os físicos descobriram que os átomos são mais complicados do que isso. Dentro de cada núcleo, existem partículas ainda menores chamadas quarks e glúons, que se combinam para formar os prótons e os nêutrons.
O estudo de como os quarks e os glúons se comportam é a fronteira da física nuclear e pode ser a chave para entendermos como o universo é formado. A teoria atual indica que os primeiros átomos apareceram primeiro cerca de um segundo depois do próprio universo assim desintegrá-los significa recriar o que veio antes. Os físicos pintam esse quadro, que teria se formado microssegundos depois do Big Bang, como um caldeirão de trilhões de graus conhecido como plasma quark-glúons.
Os átomos não existiam. Nem prótons, nem nêutrons. Havia apenas quarks e glúons, nadando em um caldo superquente. Então, antes que o universo tivesse um segundo de idade, o plasma quark-glúons congelou na forma dos prótons e nêutrons que compõem os núcleos atômicos de hoje em dia.
"O que esperamos é fazer o plasma quark-glúons e depois investigar e entender suas propriedades", disse John Harris, um físico da Universidade de Yale envolvido no projeto. O breve momento de glória do plasma quark-glúons está perdido no passado
encoberto por 13 bilhões de anos de evolução cósmica. Mas se o novo "collider" de partículas (máquina para fazer partículas colidirem entre si) conseguir recriar a substância primeira, os físicos talvez aprendam como se formou, quanto tempo durou e como se reconstituiu a si mesmo em prótons e elétrons. Eles teriam vislumbrado o primeiro milessegundo da criação. Desde então, dizem os físicos, o universo decaiu a menos na escala de temperatura. No momento em que o termômetro caiu para menos de um trilhão de graus, os quarks e os glúons combinaram-se para formar os prótons e os nêutrons. Depois, quando o universo atingiu a idade madura de um segundo, prótons e nêutrons começaram a se combinar formando átomos.
Como vivemos em um universo muito frio em comparação com o que existiu há 13 bilhões de anos, quarks e glúons livres não andam mais por aí. Eles "congelariam" na forma de partículas mais comuns. Os físicos começaram a estudar a água desintegrando cubos de gelo na esperança de que algumas das colisões produzam calor suficiente para derreter umas gotas. É claro que, se você pretende analisar essas minúsculas gotículas, primeiro tem que pegá-las. A nova máquina de Brookhaven, conhecida como Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), tem quatro detectores projetados para essa tarefa. Cada um deles é dotado de aparelhos eletrônicos que registrarão tudo sobre as milhares de partículas criadas em cada colisão. Os detetores produzirão dados à velocidade de um petabyte ao ano - o suficiente para encher os discos rígidos de 30 mil computadores pessoais.
Percorrer esses dados será um tarefa e tanto. Parte do problema é que o plasma não pode ser visto diretamente. Os físicos vão em busca dos sinais que eles deixarem para trás, algo como provar a existência de Volkswagens coletando calotas e ornamentos do capô. Os sinais que os físicos esperam encontrar como resultado de uma colisão onde o plasma quark-glúon for criado incluem um lampejo de poderosos raios gama, a produção de raros quarks "estranhos" e uma outra partícula denominada upsilon.
Cientistas do laboratório CERN na Europa afirmam já ter visto alguns desses sinais, em uma experiência que esmigalhou íons de chumbo transformando-os em alvos estacionários de chumbo e ouro. "Agora temos provas de um novo estado da matéria onde os quarks e os glúons não estão confinados", disse o diretor do laboratório CERN, Luciano Maiani, em uma declaração divulgada em fevereiro. Mas será preciso a nova máquina de Brookhaven, dez vezes mais potente do que o a experimento de CERN para comprovar sem sombras de dúvida que o plasma existe.
Além de simular o universo no seu início, o "collider" de US$ 600 milhões ajudará os físicos a compreender como os núcleos atômicos se encaixam da mesma forma que as crianças descobrem como seus brinquedos funcionam, ou seja desmontando-os.
Os físicos já sabem, por exemplo, que dois quark positivos e um quark negativo constituem um próton e dois quarks negativos e um quark positivo compõem um nêutron. Mas não entendem completamente como esses quarks e os glúons são dispostos. "Não são apenas PlayMobil, onde você pegas estas pedras e as prende com varetas", disse Robert Jaffe, um físico do Massachusetts Institute of Technology que trabalha com o RHIC. Depois de cerca de dois anos, o Relativistic Heavy Ion Collider - resumidamente RHIC complementará seu repertório experimental substituindo prótons individuais por íons de ouro em cerca de um terço do tempo. A esta altura, a experiência terá consumido apenas um minúscula fração de um grama de ouro.
As colisões de prótons com prótons investigarão uma propriedade conhecida como giro (spin) a rotação de uma partícula em torno do seu eixo. O giro do próton já foi medido com extrema precisão, o mesmo acontecendo com o giro do quark. Mas some os giros dos três quarks de um próton e eles respondem por menos da metade do giro da partícula maior. De onde vem o restante do giro do próton? Há duas possibilidades. Parte poderá ter vindo dos glúons, as partículas que grudam os quarks uns nos outros para formar um próton. Parte pode ter vindo de quarks e glúons enquanto eles giram uns em torno dos outros da forma como os planetas orbitantes contribuem para o ímpeto angular do sistema solar.
"A má notícia é que ninguém sabe uma forma confiável de medir o ímpeto angular orbital", disse Jaffe. Mas a boa notícia é que o RHIC pode medir a contribuição do giro dos glúons.
Os físicos vão tentar descobrir isso fazendo um feixe de prótons que gira em uma direção colidir com um segundo feixe girando na direção contrária.

mockup