Aceleradores de Partículas

Quando surgiram ? O que são ?

Acelerador
de partículas –
O “Realitivistic Heavy Ion Collider
em Brookhaven National Laboratory – Nova York.

Fonte: RHIC

Os aceleradores de partículas foram inventados na década de 1920 como  uma ferramenta para a
investigação em física. Por fora, parecem grandes túneis, e podem ter vários quilômetros de extensão. Dentro deles, partículas como prótons, elétrons, pósitrons, anti-prótons e diferentes tipos de íons são acelerados a velocidades próximas das da luz, utilizando-se campos eletromagnéticos para esse efeito. O único requisito para acelerar
partículas é o de que estas tenham carga elétrica e vivam o tempo suficiente para poderem ainda ser úteis.

Os aceleradores de partículas são então equipamentos que fornecem energia a feixes
de partículas subatômicas eletricamente carregadas. Todos os aceleradores de partículas possibilitam a concentração de alta energia em pequeno volume e em posições arbitradas e controladas de forma precisa Exemplos comuns de aceleradores de ferramenta para a investigação em física.


Por fora, parecem grandes túneis, e podem ter vários quilômetros de extensão. Dentro deles, partículas como prótons, elétrons, pósitrons, anti-prótons
e 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.

O estudo das partículas elementares constituintes de núcleo atômico se iniciou de um pequeno acelerador desenvolvido em 1927 pelos físicos ingleses J. D. Cockcroft e E. T. S. Walton na Universidade de Cambridge, Inglaterra.  Estes cientistas através do dispositivo conseguiram realizar primeira reação nuclear induzida artificialmente ganhando assim o Prêmio Nobel de física de 1951.

Tipos de aceleradores de partículas

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 (defletindo-as).

Todos os tipos de aceleradores de partículas, 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 gerar vácuo de excelente qualidade na região de trânsito, evitando assim a dispersão destas partículas pelas moléculas de gases que porventura estejam na sua trajetória.

Aceleradores de partículas cíclicos

Estes são construídos para promover a trajetória curvada das partículas pela ação de campos magnéticos em espiral ou circulares.

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

O cíclotron é um aparelho que se destina a acelerar partículas com carga elétrica, por forma a conseguir elevadas energias cinéticas, por forma a que estas colidam com outras a fim de estudar as partículas daí resultantes, para melhor compreender a estrutura da matéria. O cíclotron foi inventado por Ernest Lawrence (1902-1958) em 1929, e foi posto em operação pela primeira vez em 1932, na Universidade da Califórnia, em Berkeley, e acelera partículas carregadas, como núcleos de hidrogênio, prótons, e núcleos de hidrogênio pesado, dêuterons, até altas energias, de modo a poderem ser usados em experiências de desintegração atômicas. Ernest Lawrence recebeu, pelo seu trabalho , em 1939, o Prêmio Nobel da Física

Síncrotron

O desenvolvimento dos síncrotrons foi necessário para melhorar as soluções de aceleração de partículas cujas trajetórias são de raios fixos. Estes, da mesma forma que os cíclotrons aceleram as partículas eletricamente confinando-as em campos magnéticos. A diferença é que o síncrotron utiliza o princípio da estabilidade de fase, mantendo desta forma o sincronismo entre o campo elétrico aplicado e a frequência de revolução da partícula.

Aceleradores de  partículas lineares

Nos aceleradores lineares, as partículas são  aceleradas para colidir com um alvo fixo, enquanto que nos circulares, normalmente elas irão colidir umas com as outras.


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por Prof Helma- Física Postado em Física

Um comentário em “Aceleradores de Partículas

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