Um momento ativo, a colisão, e um motor de crescimento, a energia do feixe.
Os bósons de Higgs são a única moeda de prestígio. Todo o resto vai para as melhorias.
PROF. QUARK
“O princípio: dois pacotes de partículas correm pelo anel em sentidos opostos, quase à velocidade da luz. Eles se cruzam no detector – ali você os faz colidir. Movimento vira novas partículas: E = mc².”
Quatro pacotes por feixe circulam o anel e se cruzam no detector num ritmo fixo. Um toque dentro da janela de acerto em torno de um cruzamento é um acerto. Cada cruzamento conta só uma vez, e o jogo reage ao toque, não ao soltar.
Um toque fora da janela só atinge gás residual no vácuo: 2 % do rendimento e nenhuma partícula.
PROF. QUARK
“Lá embaixo está a barra de ritmo. O ponto anda no compasso dos pacotes de partículas – a faixa clara é o momento em que eles se cruzam bem dentro do detector.”
PROF. QUARK
“Toque dentro da faixa clara e é um acerto: dados completos e chance de novas partículas. Fora dela você perde o cruzamento – o feixe só acerta o gás residual no tubo de vácuo: alguns bytes, nada mais.”
Cada acerto dentro de 2 s do anterior (+0,3 s por nível de foco) aumenta o combo em um, até 8 (+1 por nível de foco). Um erro ou o fim do tempo zera o combo. Em média, um acerto gera 1 + 0,25 × combo colisões, cada uma com seu próprio sorteio de partículas.
PROF. QUARK
“Mais uma coisa: acerte vários cruzamentos seguidos e você acumula foco – mais colisões por acerto. Um erro ou uma pausa longa, e ele some.”
Assim que a janela de acerto de um cruzamento se fecha, o jogo sorteia antes quais partículas raras (raro ou acima) a próxima colisão manual produziria. A mais rara é anunciada: o próximo pacote brilha na cor dela. Acerte esse cruzamento e você a leva com certeza; erre ou pule e ela se perde. A taxa continua exatamente a mesma, você só vê a partícula chegando.
PROF. QUARK
“Uma dica entre nós: quando um pacote brilha colorido, ele carrega algo raro. Acerte o cruzamento – senão ele some.”
Nove melhorias, cada uma paga com suas próprias partículas, para que toda raridade tenha uma utilidade. Quatro delas são subdetectores.
Detalhes, física e valores por nível de cada melhoria
| Melhoria | Efeito | Paga com | Nível máx. |
|---|---|---|---|
| Energia do feixe | Feixe ×1,28 – partículas mais pesadas ficam possíveis, mais dados por acerto | dados | sem limite |
| Luminosidade | +0,2 colisões automáticas por segundo | dadose⁻ | 60 |
| Campo magnético | ×1,3 dados por colisão | μπ | sem limite |
| Detector de vértice | ×1,12 para τ, J/ψ, B e top – identifica vértices de decaimento deslocados | KJ/ψ | sem limite |
| Detector de traços | ×1,12 para π, K, p e W – mede os traços de partículas carregadas | πp | sem limite |
| Calorímetro | ×1,12 para e, Higgs e hipóteses pesadas – mede energia (H→γγ) | e⁻Z | sem limite |
| Câmaras de múons | ×1,12 para μ, Z e fóton escuro – na parte mais externa, só múons passam | μτ | sem limite |
| Foco do feixe | Janela de acerto +20 ms, combo um nível acima | π | 12 |
| Criostato | +2 horas de operação offline | pτ | 10 |
Cada nível de um subdetector torna a família de partículas dele 12 % mais frequente (×1,12) e estende o detector à vista. Os primeiros níveis são baratos para que traços e torres reais apareçam cedo. O subdetector que reforça uma partícula está listado na página dela.
PROF. QUARK
“No centro, o detector de vértice para partículas pesadas de vida curta; depois, o detector de traços para as carregadas. O calorímetro mede energia, e por fora ficam as câmaras de múons – só os múons chegam tão longe.”
A camada mais interna, de pixels de silício, fica a poucos centímetros do ponto de colisão. Ela mede os traços com precisão de poucos micrômetros e encontra de onde eles partem. Partículas como os hádrons B ou o tau voam de uma fração de milímetro até milímetros antes de decair – um vértice secundário deslocado as denuncia.
Reforça partículas com decaimento deslocado: τ, J/ψ, hádrons B, top, LQ e N.
Reforça
Tiras e pixels de silício medem a trajetória de partículas carregadas em muitos pontos. Um campo magnético (CMS 3,8 T, ATLAS 2 T) curva as trajetórias: o raio dá o momento, p ≈ 0,3 · B · r (p em GeV/c, B em tesla, r em metros), e o sentido da curvatura dá o sinal da carga. Partículas neutras não deixam traço.
Reforça partículas carregadas que deixam traços: π, K, p, W e partículas carregadas pesadas.
Reforça
Elétrons e fótons iniciam em material denso um chuveiro de elétrons, pósitrons e fótons, até que toda a energia seja absorvida e medida (ATLAS: chumbo e argônio líquido; CMS: cristais de tungstato de chumbo). O bóson de Higgs também foi encontrado em 2012 por decaimentos em dois fótons.
Reforça o elétron, o fóton, o Higgs e outras partículas que depositam sua energia aqui.
Reforça
Os múons são cerca de 200 vezes mais pesados que os elétrons, irradiam pouco e por isso atravessam tudo o que está antes. É por isso que os tubos de deriva e as câmaras ficam do lado de fora: o que ainda dá sinal ali é quase sempre um múon. Decaimentos como Z → μμ são, assim, especialmente fáceis de identificar.
Reforça o múon, o Z, o Z′ e o A′. Níveis mais altos acrescentam estações externas – o detector cresce.
Reforça
A energia do feixe é um controle deslizante até a energia que você comprou. Se ela fica a até ±3 % da massa de uma partícula produzida isoladamente, a taxa dessa partícula sobe ×25, enquanto todas as outras ficam com metade da frequência. No jogo, você desliza a onda ciano do feixe sobre a onda-alvo.
Duas ressonâncias reais podem ser sintonizadas desde o início: o J/ψ (descoberto em 1974) e o bóson Z (LEP como fábrica de Z). Elas são pagas com o detector de vértice e o calorímetro. A partir do anel 7, toda partícula com massa pode ser sintonizada, inclusive o Higgs.
PROF. QUARK
“Agora fica elegante: cada partícula oscila na sua própria frequência, E = hν. No menu de melhorias, deslize a onda do feixe exatamente sobre a do J/ψ – e eles surgem às dezenas. Em 1974, sua descoberta virou a Revolução de Novembro.”
Sintonia do feixe
“Arraste a onda ciano do feixe até a onda de J/ψ. Quando as duas ficam exatamente sobrepostas, o feixe entra em ressonância – e a partícula surge em massa.”
Cada nível de luminosidade adiciona 0,2 colisões por segundo sem combo (até o nível 60). O primeiro nível é uma colisão a cada cinco segundos, então tocar continua sendo a principal fonte por muito tempo. Acertos manuais encontram partículas de incomum para cima 3 vezes mais do que colisões automáticas.
PROF. QUARK
“Luminosidade significa pacotes mais densos, ou seja, mais colisões – até sem você, 0,2 por segundo por nível. Seus próprios acertos continuam melhores: o triplo de chance para tudo a partir de Incomum.”
Quando você volta, o jogo multiplica o tempo em que você esteve fora pelas suas colisões por segundo, limitado a 2 horas mais 2 horas por nível de criostato (até o nível 10), e calcula as partículas de forma estatística. Um resumo mostra o que o feixe encontrou.
