Lia Merminga: dirigindo o futuro do Fermilab

Lia Merminga acaba de assumir um papel importante no mundo científico. Em abril, o renomado físico do acelerador assumiu como diretor da Laboratório do Acelerador Nacional Fermi (Fermilab) – um dos centros de pesquisa em física de partículas mais emblemáticos do mundo. Alcançar esse cargo superior é uma conquista monumental, e Merminga reflete sobre o caminho que a levou a se tornar chefe do instituto onde sua jornada na física de aceleradores começou.

Crescendo em seu país natal, a Grécia, onde nasceu em 1960, Merminga teve a determinação infantil de seguir a ciência. Na verdade, uma de suas primeiras inspirações foi ouvir a família contar histórias sobre seu tio, George Dousmanis, que tinha doutorado em física pela Universidade de Columbia. “Ele era uma lenda na minha família”, lembra ela. “Tenho uma foto fascinante dele quando era estudante de pós-graduação com [físicos ganhadores do prêmio Nobel] leon lederman e Tsung-Dao Lee no fundo." O interesse de Merminga pela ciência foi ainda mais estimulado por uma biografia de Marie Curie, que leu aos 13 anos, e uma excelente professora de física que teve no ensino médio. “Senti que valia a pena viver esta vida”, afirma, “dedicando-se à ciência com um propósito tão singular, avançando o conhecimento e tendo um enorme impacto na sociedade”.

Depois de terminar a escola, Merminga passou a estudar física na Universidade de Atenas. Em seu terceiro ano, seu orientador de tese era professor de física teórica de partículas, e Merminga decidiu que esse era o ramo da ciência que ela queria ingressar. “Não pode ser mais profundo do que isso”, explica ela, “apenas compreender os constituintes e interações mais fundamentais da matéria”.

Ela se concentrou nos estudos de pós-graduação na Universidade de Michigan Ann Arbor, EUA, com a intenção de estudar física teórica de partículas. A candidatura de Merminga foi bem-sucedida e, em 1983, ela mudou-se para o outro lado do mundo para seguir os seus sonhos académicos.

Merminga fez cursos e alguns projetos de pesquisa na disciplina escolhida. Mas ela finalmente descobriu que a física teórica das partículas não era tão gratificante quanto ela imaginava, devido aos longos prazos entre o desenvolvimento de uma teoria e a possibilidade de testá-la experimentalmente. Depois de conhecer um programa de pós-graduação em ciência de aceleradores no Fermilab, ela visitou o instituto de pesquisa pela primeira vez. Este acabou sendo um momento crucial em sua carreira.

Acelerando a ciência

Os aceleradores de partículas impulsionam feixes de partículas carregadas – de prótons e elétrons a íons – a velocidades muito altas, próximas à da luz. A ciência dos aceleradores se concentra em projetar, operar e otimizar essas enormes máquinas para permitir a física de partículas e muitos outros campos científicos. Os investigadores trabalham constantemente para melhorar a nossa capacidade de controlar e direcionar os feixes, em vez de simplesmente observar o resultado das colisões.

“Os prazos para estas experiências são muito mais curtos do que na física de partículas”, explica Merminga. “Isso me atraiu. Eu poderia desenvolver teorias e testá-las e obter resultados mais imediatos.” Então ela ingressou no programa de doutorado do Fermilab, trabalhando no Tevatron – o colisor de maior energia do mundo na época.

Para otimizar as colisões, é importante ser capaz de prever e controlar o feixe de partículas no túnel do colisor, especialmente na presença de efeitos não lineares não bem estudados. Para seu projeto de doutorado, Merminga usou formalismos teóricos e dados experimentais do Tevatron para estudar como a dinâmica do feixe reagia ao sistema magnético usado para orientá-lo e focalizá-lo, especialmente onde a não linearidade se tornou um fator limitante chave para o desempenho. Seu trabalho informou o projeto do Superconducting Super Collider, que estava sendo planejado na época.

Depois de concluir o doutorado – tornando-se a segunda aluna a se formar naquele programa específico na época – Merminga foi trabalhar na Centro de acelerador linear de Stanford (SLAC). Desde então, ela passou uma carreira se tornando especialista em diversas áreas da ciência de aceleradores. Na verdade, ela ocupou vários cargos de liderança, incluindo chefe da divisão de aceleradores da TRIUNFO, centro acelerador de partículas do Canadá.

Prioridades do projeto

Enquanto Merminga progredia em sua carreira, o Fermilab também mudava. Em 2011, após quase 30 anos de colisão de prótons e antiprótons, o Tevatron foi desligado. Isso marcou uma mudança significativa no foco do laboratório, afastando-se dos experimentos de alta energia. Parte da razão por trás desta mudança veio da natureza internacional da física de partículas – uma vez que nenhum país tem capacidade para realizar todas as experiências, faz sentido que as grandes instalações de investigação investiguem diferentes áreas.

Por 2011, CERN'S Large Hadron Collider estava instalado e funcionando com energias mais altas que o Tevatron; então o Fermilab viu a oportunidade de assumir a liderança em experimentos de alta intensidade. Estes últimos são particularmente importantes para o estudo dos neutrinos; essas minúsculas partículas têm taxas de interação extremamente baixas, portanto, para observar tais eventos é essencial gerar grandes quantidades delas.

Em 2015, para apoiar novos experimentos, o Fermilab iniciou a construção do Plano de Melhoria de Prótons-II (PIP-II), e Merminga voltou para ela alma Máter para liderar o projeto. PIP-II é um acelerador linear de 215 m de comprimento que servirá como coração do novo complexo acelerador do Fermilab e contribuirá para vários novos experimentos. Um dos principais objetivos do PIP-II é criar o feixe de neutrinos mais intenso do mundo, lançando o seu intenso feixe de protões num alvo de grafite. Esses neutrinos serão enviados através dos dois Experiência Deep Underground Neutrino (DUNE), que estão atualmente em construção – um no Fermilab e outro a 1300 km de distância, em Dakota do Sul.

A razão para estarem localizados tão longe é que os neutrinos vêm em três “sabores” – elétron, múon e tau – e exibem o estranho comportamento de “oscilar” entre esses tipos enquanto viajam. A grande distância entre os dois detectores aumenta a sua sensibilidade a estas oscilações, tendo este comportamento potencialmente implicações profundas para todo o universo. Os físicos pensam que pode haver uma diferença na forma como os neutrinos e antineutrinos oscilam entre os seus sabores, o que indicaria uma violação da simetria matéria-antimatéria (violação C – P) e da física além do Modelo Padrão. Tal diferença pode até ser a chave para explicar por que há mais matéria do que antimatéria no universo – uma condição crucial para a nossa própria existência.

Eu adoraria ver DUNE alcançar a resposta definitiva para as oscilações de neutrinos e violação C – P o mais rápido possível porque está relacionado à assimetria matéria-antimatéria, e por que estamos aqui

Lia Merminga

Portanto, Merminga espera que os estudos de neutrinos alimentados pelo PIP-II esclareçam esta grande questão. “Eu adoraria ver DUNE alcançar a resposta definitiva para as oscilações de neutrinos e violação C-P o mais rápido possível”, diz ela, “porque está relacionado à assimetria matéria-antimatéria, e por que estamos aqui.”

Merminga também está entusiasmada com a tecnologia associada, como a tecnologia de radiofrequência supercondutora (SRF) – na qual o Fermilab é líder mundial – e está ansiosa para ver até onde o instituto pode ultrapassar os limites. O SRF melhora o desempenho do acelerador evitando a perda de energia que normalmente ocorre através da resistência às correntes nas paredes do acelerador. As estruturas do PIP-II serão feitas de nióbio supercondutor e resfriadas a 2 K para aproveitar esta propriedade.

Agora que ela é diretora do Fermilab como um todo, e não do PIP-II especificamente, Merminga não estará tão envolvida nisso como estava antes, mas ela pretende acompanhar seu progresso e continua apaixonada pelo projeto. . “Quando estiver concluído, será usado por mais 50 anos pelas gerações que virão depois de mim”, diz ela. “É poderoso contribuir para algo de valor duradouro.”

Trailblazer

Embora o conhecimento científico tenha progredido, o mesmo aconteceu com o mundo ao seu redor. Talvez o fato de o Fermilab ser liderado por uma mulher pela primeira vez seja uma prova dessas mudanças. Pessoalmente, Merminga não sente que o seu género tenha sido um obstáculo na sua carreira e enfatiza o poder da proficiência técnica.

“Quando sou a única mulher numa sala”, explica ela, “se eu der as respostas certas ou tiver os insights certos, eles vão parar de pensar em mim como uma mulher e se concentrarão naquilo que eu contribuo. Foi assim que lidei com isso em minha carreira. Seja muito bom no que você faz e eles terão que ouvi-lo mais cedo ou mais tarde.” No entanto, ela acredita que a sub-representação das mulheres na física precisa de mudar, acrescentando que as equipas são muito mais impactantes e eficazes quando têm perspectivas mais diversas às quais recorrer.

Merminga atribui grande parte da sua confiança ao fato de ter frequentado uma escola só para meninas, observando que os meninos às vezes podem ser mais assertivos. “Até os 18 anos, vivi em um ambiente um pouco protegido”, diz ela. “Isso me ajudou a construir confiança em mim mesmo. Quando fui para a universidade, apenas 10% dos estudantes eram mulheres, mas nessa altura já tinha adquirido confiança suficiente para que isso não importasse.”

Merminga acredita, portanto, que programas de física apenas para meninas poderiam ajudar as meninas a se sentirem mais capacitadas para estudar a matéria. Mas ela diz que precisamos de uma solução multifacetada que também aborde os problemas práticos que as pessoas enfrentam ao longo das suas carreiras. O Fermilab, por exemplo, possui creches no local que permitem aos pais se concentrarem mais facilmente no trabalho.

Outro fator importante é, obviamente, aumentar a visibilidade das mulheres no assunto. Merminga observa que isso foi útil para ela, tendo sido inspirada por sua professora de física quando ela estava na escola, e mais tarde por Helen Edwards, a física líder na construção do Tevatron. “Ver alguém em ação é muito poderoso”, diz ela.

Felizmente, isso melhorou ainda mais nos últimos anos. Desde 2016, o físico experimental de partículas Fabiola Gianotti foi diretora-geral do CERN, também a primeira mulher a ocupar esse cargo. Com Merminga assumindo o comando do Fermilab, dois dos cargos de maior destaque na física são agora ocupados por mulheres. Portanto, embora ainda haja trabalho a ser feito, este parece ser um marco significativo.

Formulando o futuro

Embora Merminga já tenha liderado grandes projetos e programas, dirigir um instituto tão grande como o Fermilab é um novo desafio para ela, pois a escala maior significa maior complexidade. Mas ela acredita que os princípios fundamentais de liderança e gestão de uma grande entidade científica permanecem os mesmos.

“É importante ter uma visão clara”, diz ela, “e ser capaz de articulá-la a todos os funcionários; ter um plano para concretizar essa visão; e responsabilizar a mim mesmo e a todos os outros por cumpri-lo.

Então, qual é a visão de Merminga para o Fermilab? Isto é algo que ela ainda está formulando, tendo acabado de assumir, e ela está interessada em considerar muitas perspectivas. Uma das primeiras ações que ela realizou em abril foi embarcar em um “tour de escuta”, para ouvir os funcionários do laboratório e a comunidade de usuários do Fermilab. Embora os detalhes ainda estejam em andamento, ela descreve os traços gerais de sua ambição para o Fermilab: “liderar o mundo em física de partículas e ciência, tecnologia e inovação de aceleradores, sustentada por uma força de trabalho diversificada e de classe mundial; por operações e sistemas de negócios excelentes e robustos; por uma estratégia de campus sustentável integrada com a nossa missão; e mantendo e possibilitando parcerias regionais, nacionais e internacionais.”

Refletindo sobre sua carreira, ela diz que tem muitos sentimentos em se tornar diretora do instituto onde começou na ciência de aceleradores. “Vou resumir em duas palavras: profunda gratidão”, diz ela. “Tive o privilégio de estar aqui como estudante de pós-graduação, fazendo experimentos com alguns dos melhores físicos do mundo e com o colisor mais avançado que existia na época. Quão sortudo alguém pode ter? O poema ‘Ithaca’ do poeta grego Constantine Cavafy vem à mente. Ele escreve: ‘Ítaca deu-te uma viagem maravilhosa’”. Talvez isto inspire um lado mais pessoal da sua missão como diretora, pois ela sublinha que agora pretende dar oportunidades semelhantes a outros jovens cientistas. E além de retribuir, ela quer honrar o legado das gerações anteriores de físicos e dos ex-diretores do Fermilab.

Sinto responsabilidade e gratidão, e muito otimismo de que possamos continuar essa trajetória

Lia Merminga

Olhando para trás, parece um acaso que um desses ex-diretores, Leon Lederman, esteja no fundo da foto que retrata o tio de Merminga. “Estamos sobre ombros de gigantes”, diz ela. “Sinto esta grande responsabilidade de continuar a tradição do Fermilab ser esta grande instituição reconhecida em todo o mundo pela inovação e descobertas revolucionárias. Sinto responsabilidade e gratidão, e muito otimismo de que podemos continuar essa trajetória.”