Os aceleradores de partículas são equipamentos que fornecem energia a
feixes de partículas subatômicas eletricamente carregadas. Todos os
aceleradores de partículas possibilitam a concentração de grande energia em
pequeno volume e em posições arbitradas e controladas de forma precisa.
Exemplos comuns de aceleradores de partículas existem nas televisões e
geradores de raios-X, na produção de isótopos radioativos, na radioterapia do
câncer, na radiografia de alta potência para uso industrial e na polimerização
de plásticos.
Além das partículas mais básicas, elétrons, prótons e nêutrons, outras
também podem ser aceleradas. Por exemplo: existe a possibilidade de se acelerar
partículas compostas; ou seja, partículas alfa, que são constituídas por dois
prótons e dois nêutron
O acelerador de partículas
é um instrumento essencialmente construído utilizando uma fonte de partículas
carregadas expostas a campos elétricos que as aceleram. Após a aceleração
passam em seguida por um campo magnético que as desvia de suas trajetórias
focalizando-as e controlando as direções.
Todos os tipos de
aceleradores independentemente de seu grau de avanço tecnológico obedecem aos mesmos
princípios básicos. Devido à disposição geométrica dos campos eletromagnéticos
responsáveis pela aceleração das partículas, basicamente são classificados em
dois tipos: cíclicos e lineares.
Para que possam ocorrer às
condições mais próximas do ideal, existe a necessidade de geração de vácuo de
excelente qualidade na região de trânsito, evitando assim a dispersão destas
pelas moléculas de gases que porventura estejam em sua trajetória.
Um exemplo simples de
acelerador de partículas, com todas as características citadas acima, são os
tubos de raios catódicos de aparelhos de televisão. Estes dispositivos dispõem,
numa de suas extremidades, um cátodo onde os elétrons ganham energia pelo
aquecimento, escapando de seus átomos e ficando “livres”.
Aceleradores lineares
Os aceleradores lineares fazem a partícula seguir uma trajetória reta onde
a energia final obtida é proporcional à soma das diferenças de potencial
geradas a partir dos mecanismos de aceleração dispostos ao longo da trajetória.
Estes aceleradores são desenvolvidos de duas formas ou sistemas.
O primeiro sistema é o que utiliza a montagem de componentes que geram um
campo magnético longitudinal móvel fornecendo assim energia cinética para os
elétrons.
O segundo sistema de aceleração linear utiliza o método de ondas
eletromagnéticas estacionárias, estas acabam por acelerar prótons.
Aceleradores cíclicos
Além dos aceleradores lineares existem os aceleradores cíclicos. Estes são
construídos para promover a trajetória curvada das partículas pela ação dos
campos magnéticos em espiral ou circular.
Este tipo de acelerador força a partícula a passar diversas vezes pelos
sistemas de aceleração. A energia final das partículas depende da amplitude da
diferença de potencial aplicada e do número de voltas que estas dão no
dispositivo. Os tipos de aceleradores cíclicos mais utilizados são o cíclotron
e o síncrotron.
Cíclotron
Sincrocíclotron
Câmaras de vácuo anulares
Existem outros
equipamentos que são usados para acelerar partículas. Praticamente consistem
num par de câmaras de vácuo em forma anular. O sistema é utilizado para
armazenar feixes de partículas altamente energéticas e provocar colisões
frontais entre eles. As altas energias obtidas a partir destas colisões
permitem o estudo das interações entre as partículas fundamentais da matéria e
da energia.
Os maiores equipamentos
Os maiores e mais poderosos aceleradores, como o LHC, lançado no dia 10 de
setembro de 2008 e o Tevatron, são usados para física experimental na pesquisa
básica das interações fundamentais.
LHC
Tevatron
Referências
Para que serve um acelerador de partículas? O que acontece por dentro
dele?(em português)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Acelerador_de_part%C3%ADculas
http://www.brasilescola.com/fisica/acelerador-particulas.htm
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