Para que serve o acelerador de partículas?

Você sabe para que serve o acelerador de partículas? O acelerador de partículas serve para produzir feixes de partículas de alta energia, como elétrons e prótons. Esses laboratórios têm sido imensamente úteis para os estudos de átomos e núcleos que têm por objetivo conhecer a estrutura fundamental da matéria. Esses feixes foram fundamentais para a descoberta de que núcleos atômicos são formados por prótons e nêutrons e para a descoberta de que prótons e nêutrons são formados por quarks e glúons.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre aceleradores de partículas
• 2 - Afinal, para que serve um acelerador de partículas?
• 3 - O que é um acelerador de partículas?
• 4 - Quantos aceleradores de partículas existem no mundo?
• 5 - Acelerador de partículas no Brasil
• 6 - Maior acelerador de partículas do mundo
• 7 - Curiosidades sobre acelerador de partículas

Resumo sobre aceleradores de partículas

• O acelerador de partículas serve para acelerar feixes de partículas subatômicas em altas velocidades a fim de compreender a estrutura fundamental da matéria e outras aplicações tecnológicas.
• O acelerador de partículas é um grande laboratório científico, constituído de um longo tubo a vácuo em baixas temperaturas, que acelera as partículas com intensos campos magnéticos e elétricos.
• Existem aproximadamente 30.000 aceleradores de partículas em operação no mundo todo.
• O maior e melhor acelerador de partículas do Brasil é o Sirius, um acelerador do tipo síncrotron de quarta geração.
• O maior acelerador de partículas do mundo é o LHC, localizado na cidade de Genebra, na Suíça.

Afinal, para que serve um acelerador de partículas?

O acelerador de partículas funciona praticamente como um supermicroscópio que, em vez do uso de lentes, acelera feixes de partículas subatômicas, átomos ou moléculas o mais rápido possível (em muitos aceleradores, as partículas atingem velocidades próximas à da luz), a fim de estudar principalmente a física de altas energias e a estrutura fundamental da matéria. É também de grande uso em diversas áreas do conhecimento, como no desenvolvimento de novos materiais e no estudo de fármacos e doenças, minérios, petróleo, vírus, bactérias, células, entre muitas outras aplicações.

O que é um acelerador de partículas?

Um acelerador de partículas é essencialmente um grande laboratório científico, encontrado em universidades e centros de pesquisa. Um acelerador de partículas, linear ou circular, normalmente é constituído de um longo tubo, cujo interior é isolado a vácuo em baixíssimas temperaturas (próximas ao zero absoluto) e que, através de intensos campos elétricos e magnéticos, acelera finos feixes de partículas em velocidades extremamente altas.

Muitos aceleradores de partículas também são colisores de partículas, acompanhados de sofisticados detectores. Assim, os cientistas colocam dois feixes de partículas em velocidades altíssimas e direções contrárias, colidem-nas e analisam o produto dessas colisões com os detectores, a fim de compreender a estrutura da matéria no nível microscópico.

Quantos aceleradores de partículas existem no mundo?

Estima-se que atualmente existem no mundo 30.000 aceleradores de partículas em operação.

Acelerador de partículas no Brasil

O Brasil possui grandes aceleradores de partículas no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), mas o mais importante deles é o Sirius, em Campinas - SP, uma das mais modernas fontes de luz síncrotron de quarta geração do Brasil e do mundo. A radiação síncrotron é o nome que se dá às ondas eletromagnéticas emitidas pelas partículas que se movem no acelerador de partículas (no Sirius, são elétrons).

Graças a essas radiações emitidas pelos elétrons acelerados, o Sirius consegue produzir diferentes linhas de luz, como infravermelho, ultravioleta, raios X, raios gama ou qualquer outra frequência específica que se deseja utilizar.

Acesse também: Como foi executado o Projeto Sirius?

Maior acelerador de partículas do mundo

O maior acelerador de partículas do mundo é o LHC (Large Hadron Collider), do CERN, localizado na periferia da cidade de Genebra, na Suíça, sendo formado por um enorme tubo circular com circunferência de 26,7 km e diâmetro de 7 m. É subterrâneo e fica a cerca de 100 m abaixo do solo. Ele se encontra no maior complexo científico do mundo e sua construção envolveu milhares de cientistas, com duração de 20 anos, e custou 10 bilhões de dólares.

Curiosidades sobre acelerador de partículas

• Televisão de tubo: as antigas televisões de tubo de raios catódicos, que ocupavam muito espaço na sala de estar, são na realidade pequenos aceleradores de partículas. Os tubos dessas televisões produziam um feixe de elétrons por meio da emissão termoiônica, uma emissão de elétrons por um filamento aquecido, graças à alta voltagem. Esses elétrons eram acelerados e focalizados por campos elétricos até atingirem a tela, formando as imagens da televisão.

• Criação da internet: o primeiro website, o famoso software da World Wide Web (WWW), foi criado no CERN em 1989, pelo cientista britânico Tim Berners-Lee. O projeto de Tim foi originalmente concebido e desenvolvido para atender à demanda por compartilhamento automatizado de dados dos aceleradores de partículas entre cientistas em universidades e institutos ao redor do mundo, porém, devido a sua eficácia, caiu nas graças do grande público, sendo hoje fundamental na sociedade moderna.

• Curiosidades sobre o Sirius: estimado em R$1.500.000.000, o Sirius, quando totalmente finalizado, terá a capacidade de suportar até 40 pesquisas simultâneas, e suas instalações devem consumir a energia elétrica de uma cidade com 80 mil casas. Para se ter uma ideia, cada elétron do acelerador atinge uma energia equivalente a um choque de três bilhões de volts.

Créditos de imagem

^[1] Belish / Shutterstock

^[2] Danuta Hyniewska / Shutterstock

^[3] Erich Sacco / Shutterstock

^[4] D-VISIONS / Shutterstock

^[5] D-VISIONS / Shutterstock

^[6] Onbox / Wikimedia Commons (reprodução)

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Eletromagnetismo (vol. 3). 9 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Óptica e Física Moderna (vol. 4). 9 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.

CARUSO, Francisco; OGURI, Vitor. Física Moderna: Origens Clássicas e Fundamentos Quânticos. 2 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016.