Um dos maiores desafios da Ciência é compreender os elementos básicos (partículas e interações fundamentais) que compõem o Universo e descrever os fenômenos físicos que ocorrem ao nosso redor. O desenvolvimento teórico, experimental e tecnológico que ocorreu durante o século XX permitiu a formulação da teoria do Modelo Padrão da Física de Partículas, a qual descreve em termos de princípios únicos as interações eletromagnéticas, forte e fraca, e é extremamente poderosa e precisa em suas previsões. Em particular, sua predição da existência de um bóson escalar que dá origem à massa de todas as partículas, foi comprovada pela observação do bóson de Higgs em 2012 no Grande Colisor de Hadrons (Large Hadron Collider – LHC), o qual é atualmente o maior acelerador de partículas da Terra, com 27 quilômetros de circunferência, localizado no Centro Europeu de Pesquisas Nucleares (Cern) – Genebra – Suíça. Entretanto, o Modelo Padrão não pode ser considerado a teoria final, pois várias observações ainda permanecem sem justificativa. Por exemplo, a natureza da matéria e energia escura, a qual contribui em 95% para a composição do Universo, não é conhecida. A busca por uma teoria que contenha o Modelo Padrão e que também descreva este e outros aspectos da Natureza tem motivado toda uma nova geração de cientistas. Espera-se que nesta busca possamos adquirir uma nova visão da Natureza.
A fim de buscar por esta teoria e ampliar nossa compreensão da Natureza, 81 pesquisadores de diversas instituições internacionais, entre eles o Prof. Victor Gonçalves do IFM/UFPel, único pesquisador brasileiro, propuseram recentemente uma nova estrutura experimental a ser construída junto ao LHC denominado Forward Physics Facility (FPF). As colisões de alta energia no Grande Colisor de Hádrons produzem uma grande número de partículas ao longo do eixo de colisão do feixe, fora da aceitação dos detectores atualmente instalados no LHC. A proposta Forward Physics Facility (FPF), a ser localizada a várias centenas de metros de distância do ponto de interação do experimento ATLAS e blindado por concreto e rocha, abrigará um conjunto de experimentos para sondar os processos do Modelo Padrão (SM) e buscar física além do Modelo Padrão (BSM). A proposta do FPF foi recentemente publicada na prestigiosa revista Physics Reports (Fator de impacto 25), disponível neste link, onde os pesquisadores resumem a situação atual dos planos para o FPF, incluindo progressos recentes na identificação de locais promissores para o FPF e os experimentos atualmente previstos para maximizar o potencial físico do FPF. Além disso, o artigo apresenta as potencialidades do FPF na ampliação de nosso entendimento de diversos temas relacionados à Física Além do Modelo Padrão, Matéria Escura, Física de Neutrinos, Física das Interações Fortes e Física de Astropartículas de Alta Energia, representadas esquematicamente na Figura 1.
O Forward Physics Facility investigará tópicos que abrangem várias fronteiras, incluindo novas partículas, neutrinos, matéria escura, QCD e física de astropartículas.
A proposta prevê o início de funcionamento do FPF em 2030, quando deverá obter os primeiros resultados físicos através de estudos de neutrinos de energia muito alta e outros tópicos do Modelo Padrão. Estes resultados também irão aumentar o potencial do LHC para descobertas inovadora, as quais definirão o caminho a seguir nas décadas vindouras. Tendo em vista estas perspectivas, o Grupo de Altas e Médias Energias da UFPel pretende continuar a contribuir nos temas abordados no FPF.
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