A década passada será lembrada como uma das mais prolíficas na história da física experimental. Em 4 de julho de 2012, os cientistas do CERN oficializaram a descoberta do bóson de Higgs, e em 11 de fevereiro de 2016, os pesquisadores do experimento LSC (Colaboração Científica LIGO) confirmaram que, pela primeira vez, haviam encontrado evidências tangíveis que comprovavam a existência das ondas gravitacionais previstas por Einstein um século antes.
O eco desses dois marcos ainda perdura e é um estímulo muito importante que nos lembra que o esforço realizado em ciência, às vezes, coloca nas mãos da humanidade realizações excepcionais. Ambas as descobertas são enormemente relevantes, mas as ondas gravitacionais, em particular, são uma ferramenta muito valiosa que os cosmólogos têm para desvendar, pouco a pouco, o passado do universo. Tão valiosa quanto a também reveladora radiação de fundo de microondas.
Parece razoável aceitar que os cientistas do CERN são bons conhecedores do muito pequeno, dos constituintes últimos da matéria, mas o conhecimento que elaboraram até agora também é muito útil para investigar o muito grande. No cosmos. Tanto que este laboratório de física de partículas está profundamente envolvido na criação do experimento que tomará o lugar dos interferômetros LIGO e Virgo no estudo das ondas gravitacionais.
O CERN é especialista na tecnologia de alto vácuo necessária para o observatório Einstein. A inflação cósmica propõe uma explicação para a expansão exponencial do cosmos primordial. Durante um instante mínimo após o Big Bang, o universo expandiu-se a uma velocidade altíssima, e a partir daí seu crescimento continuou, embora com uma taxa de expansão mais moderada. As observações e modelos mais avançados que os cosmólogos têm atualmente sugerem esse comportamento, mas o grande problema é que não conhecem o mecanismo que pode explicar de forma confiável esse breve período de inflação cósmica.
No entanto, nem tudo está perdido
Os cientistas que estão desenvolvendo suas pesquisas nesta área acreditam que a resposta que buscam pode residir nas ondas gravitacionais primordiais, que foram originadas durante a fase final desse período de inflação do cosmos. O problema é que essas perturbações gravitacionais, com a capacidade de abalar o contínuo espaço-tempo, deixam uma marca tão leve que é aparentemente imperceptível. Além disso, é extraordinariamente fácil confundi-la com o sinal originado pelo pó galáctico, que também emite radiação e tem uma estrutura semelhante à que teoricamente teriam as ondas gravitacionais.
Os interferômetros LIGO e Virgo provaram ser instrumentos muito valiosos no estudo das ondas gravitacionais, mas para conhecer melhor essas perturbações e usá-las para espiar mais claramente o passado do universo, os cientistas precisam desenvolver um instrumento ainda mais sensível e preciso. Um interferômetro de terceira geração capaz de identificar aquelas perturbações do espaço-tempo tão ínfimas que passam despercebidas pelos instrumentos atuais. Esse é, precisamente, o objetivo do observatório Einstein, cujo design já está sendo desenvolvido por várias instituições e centros de pesquisa europeus.
No entanto, desenvolver um instrumento como este é extraordinariamente difícil. Um dos maiores desafios que envolve é que requer a criação de condições de vácuo extremo, mas, felizmente, o CERN conta com uma equipe de cientistas especialistas na obtenção desse vácuo tão difícil de produzir. Esses pesquisadores foram obrigados a encontrar uma forma de obtê-lo, pois o interior dos aceleradores de partículas do CERN também exige condições de vácuo extraordinariamente rigorosas. Felizmente, seu conhecimento será muito valioso durante a implementação do observatório Einstein.
Quando estiver pronto, esse instrumento nos entregará, se tudo correr como os cientistas preveem, um novo conhecimento que possivelmente nos ajudará a entender um pouco melhor alguns dos mecanismos que regem o universo. O observatório Einstein será pelo menos dez vezes mais sensível que os interferômetros LIGO e Virgo, o que, teoricamente, poderia permitir aos cosmólogos identificar até mesmo buracos negros de massa intermediária, algo que agora não podem fazer. No futuro, também chegarão observatórios espaciais de ondas gravitacionais que serão ainda mais precisos. Enquanto isso, não há dúvida de que o instrumento Einstein merece toda a nossa atenção.
