A busca pelos constituintes fundamentais da matéria é um dos principais objetivos da ciência. A matéria tem distintos níveis de estrutura, com a sua
compreensão tendo evoluído com o desenvolvimento da ciência durante o último século. A forma tradicional de revelar a estrutura de um alvo é através de
experimentos nos quais um feixe de partículas é espalhado por este. Experimentos de espalhamento são uma importante ferramenta da Física de Partículas usada para estudar os detalhes das interações entre as diferentes partículas e obter informação sobre a estrutura interna de átomos, núcleos e seus constituintes. No início do século XX o experimento de Rutherford demonstrou que os átomos eram compostos de um núcleo e de elétrons. Tal experimento é considerado como sendo um marco do início da Física das Partículas Elementares pois a descoberta do núcleo foi um primeiro passo essencial em uma cadeia de desenvolvimentos que levaram à construção da Mecânica Quântica, Teoria Quântica de Campos e o Modelo Padrão. Experimentos posteriores, similares àqueles realizados por Rutherford, demonstraram que o núcleo por sua vez consiste de prótons e nêutrons, os quais
são formados por quarks e glúons. Em particular, estes experimentos tem fornecido informação sobre as propriedades do núcleo e seus constituintes em
escalas de comprimento da ordem de 10 16 cm, com os dados obtidos sendo usados para a construção de modelos teóricos para a constituição da matéria e para a descrição das forças fundamentais na Natureza.
A descoberta em 2012 do Bóson de Higgs pelas colaborações ATLAS e CMS do Grande Colisor de Hádrons (LHC) completou o Modelo Padrão da Física de Partículas, o qual descreve as interações forte, fraca e eletromagnética. Embora o Modelo Padrão seja uma das teorias mais precisas da Natureza, várias questões permanecem sem resposta, como por exemplo a descrição da matéria e energia escura, o que tem motivado a formulação de novos modelos teóricos e a proposição de melhorias nos aceleradores existentes e/ou novos aceleradores que possam explorar um novo regime de energias e escalas de distâncias e assim obter uma maior quantidade de dados para eventos raros com grande precisão. Uma das limitações atuais que impede o aumento da precisão das predições teóricas, seja do Modelo Padrão ou de Nova Física, está associada a incerteza presente na descrição da estrutura do próton no regime de altas energias presentes no LHC e em futuros colisores em que o próton é uma das partículas participantes da colisão.
Com o objetivo de avançar em nossa compreensão da estrutura do próton e do núcleo no regime de altas energias, pesquisadores em Física de Partículas que atuam em 150 instituições internacionais, entre eles o Prof. Victor Gonçalves do Programa de Pós-Graduação em Física da UFPel, desenvolveram uma proposta de construção de um acelerador elétron – próton junto ao Centro Europeu de Pesquisas Nucleares – o CERN – localizado em Genebra, Suíça, denominado o Grande Colisor Hadron – Eletron (LHeC). O documento onde as potencialidades deste novo acelerador, que funcionaria em paralelo ao Grande Colisor de Hádrons, são apresentadas foi recentemente divulgado e está disponível no link: Clique aqui
Há grande expectativa da aprovação de sua construção e funcionamento nas próximas décadas. Os futuros dados permitirão compreender de forma mais
detalhada a estrutura do próton e o tratamento da Teoria das Interações Fortes no regime de altas energias, que são objeto de estudo do Grupo de Altas e Médias Energias da UFPel.
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