No subsolo, próximo do lago Genebra, no acelerador de partículas Large Hadron Collider (LHC), a Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear analisa a corrente de partículas subatómicas e recolhe enormes volumes de dados, que são analisados por potentes algoritmos. As tecnologias modernas dão visibilidade em grande escala às pequenas partículas que mantêm o cosmos unido.
Em 2012, foi alcançado um marco na física de partículas com a descoberta da partícula Bosão de Higgs. Os cientistas Robert Brout, François Englert e Peter Higgs previram a sua existência nos anos 60. De acordo com o Modelo Padrão da física de partículas da altura, não havia massa. As partículas subatómicas devem mover-se à velocidade da luz. No entanto, ainda assim, não deve haver massa. Contudo, os três pesquisadores desenvolveram a teoria do campo de Higgs. Esta teoria diz que o campo de Higgs desacelera as partículas mais pequenas - comparando com os insectos que voam pelo mel - dando-lhes inércia e massa. E, 50 anos depois, ocorre a grande descoberta. Os protões são acelerados praticamente à velocidade da luz no LHC para permitir que colidam uns contra os outros. Os Bosões de Higgs libertam-se do campo de Higgs, possibilitando as suas medições e comprovar que eles realmente existem. Assim, foi comprovada a existência de matéria. Higgs e Englert receberam o Prémio Nobel da Física em 2013 por esta teoria. Brout faleceu em 2011.
A pesquisa realizada no CERN envolve trabalho científico realizado com dimensões impressionantes. Fundado em 1954, o centro de pesquisa é financiado por mais de 22 estados membro em quase mil milhão de euros todos os anos, e emprega mais de 2.500 cientistas. Mais de 12.000 cientistas convidados de todo o mundo trabalham em experiências do CERN. O maior laboratório de física de partículas do mundo opera uma rede de vários aceleradores, que preparam várias partículas para várias experiências. Estas experiências incluem muões para a pesquisa da estrutura do protão, iões pesados para a criação de estados de matéria e feixes de iões radioativos para a observação de núcleos exóticos.
O maior e mais potente acelerador de partículas é o LHC. Está localizado a cerca de 100 metros de profundidade num túnel em anel com uma circunferência de cerca de 27 km. O LHC usa campos elétricos fortes para transferir energia para os feixes de partículas e guia os feixes através do sistema usando campos magnéticos. As partículas absorvem cada vez mais energia de aceleração até circularem pelo LHC quase à velocidade da luz - 11.245 vezes por segundo. Quando colidem, quatro detetores gigantes - CMS, ATLAS, ALICE e LHCb - registam o que acontece.
O detetor do CMS é um dispositivo de deteção tecnologicamente avançado com 21 m de comprimento, 15 m de diâmetro e 12.500 toneladas de peso. Composto por 100 milhões de elementos de medição individuais, são necessárias até 40 milhões de medições por segundo e é considerado um dos instrumentos científicos mais complexos e precisos já construídos. Para evitar erros de medição, todos os fatores influenciadores devem permanecer dentro das tolerâncias definidas.
Estes fatores influenciadores também incluem a composição do ambiente e do ar de ventilação nas cavidades subterrâneas. Para determinar a operação perfeitamente correta, o ar é continuamente extraído e analisado em mais de 100 pontos de medição dentro e fora do detetor. Isto é ainda mais importante porque a palavra "Compact" (compacto) do nome também significa que não é possível intervir rapidamente em qualquer lugar e a qualquer momento. Numa situação crítica, como fuga de gás ou um incêndio no detetor, demoraria duas semanas a alcançar as aberturas de emergência para aceder às áreas internas.
No passado, cada ponto de extração de ar individual tinha um dispositivo analítico em separado, o que gerava altos custos. Para além disso, os custos de manutenção e a possível taxa de erro eram muito elevados para os padrões do CERN. Desde o início de 2016, os terminais de válvulas VTSA garantem que os fluxos de ar sejam levados para os dispositivos de análise pelo percurso mais rápido possível. A nova solução reduz o número de dispositivos de análise necessários por um fator de 10. Os fluxos de ar são combinados de forma central e atribuídos a dispositivos de análise a jusante. As principais válvulas do VTSA são controladas por ar comprimido e têm a vantagem de serem insensíveis ao magnetismo do detetor do CMS. O terminal da válvula foi configurado para atender aos requisitos individuais do CERN. A adaptação técnica mais importante foi a operação reversível.
Em operação normal, o ar da linha de medição é direcionado através do terminal da válvula para a estação de análise a jusante. Ao mesmo tempo, todas as outras linhas de medição são permanentemente preparadas na operação de baixa pressão. Portanto, o ar ambiente atual está disponível na válvula quando comuta para a seguinte linha de medição. Esta aplicação flexível mostra que os componentes padrão de alta qualidade do VTSA são uma solução técnica inteligente que traz um ganho eficiente a longo-prazo para o CMS em desempenho e em custos.
O projeto conjunto para a análise automatizada do ar começou em agosto de 2015; as unidades foram entregues no final de outubro. O novo sistema foi colocado em operação no início de 2016. "A Festo foi uma escolha óbvia como o fornecedor desta tecnologia. Usamos produtos Festo no CERN e no CMS há muitos anos e estamos muito satisfeitos com eles", explica Gerd Fetchenhauer, CMS Gas Safety Officer do CERN.
Embora no passado tenham sido os componentes individuais os mais adquiridos, a solução de sistemas pronta a instalar é a primeira do seu tipo em que a Festo e o CERN colaboraram em vários anos. Reside na base para as aplicações semelhantes noutros detetores do Large Hadron Collider. Pequenos passos continuam a levar a grandes e novas descobertas científicas.