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A solução para os desafios enfrentados pelo Brasil e pelo mundo em áreas como energia, saúde e meio ambiente, exige o conhecimento de como as coisas funcionam na escala dos átomos e moléculas. É isso que permite o desenvolvimento de materiais mais leves e resistentes, melhores fármacos, fertilizantes mais eficientes, alimentos mais nutritivos, fontes de energia renováveis, ou processos industriais menos poluentes.

Sirius, a nova fonte de luz síncrotron brasileira, é a maior e mais complexa infraestrutura de pesquisa já construída no País. Essa máquina funciona como um grande microscópio que - ao revelar a estrutura molecular, atômica e eletrônica dos mais diversos materiais - permite pesquisas em praticamente qualquer área do conhecimento, com potencial de resolver grandes problemas da atualidade.

Sirius, a nova fonte de luz síncrotron brasileira, será a maior e mais complexa infraestrutura científica já construída no País e uma das primeiras fontes de luz síncrotron de 4ª geração do mundo. É planejada para colocar o Brasil na liderança mundial de produção de luz síncrotron e foi projetada para ter o maior brilho dentre todos os equipamentos na sua classe de energia.

Para produzir luz síncrotron é necessário o uso de aceleradores de partículas, capazes de produzir e controlar o movimento de partículas carregadas de alta energia em velocidades próximas à velocidade da luz. Uma fonte de luz síncrotron é composta por dois conjuntos principais de aceleradores de partículas: um Sistema Injetor e um Anel de Armazenamento.

Um dos maiores desafios do Sirius é a sua estabilidade dimensional, térmica e vibracional. Por isso, o prédio de 68 mil metros quadrados que abrigará os aceleradores de elétrons e as estações experimentais estará entre as obras civis mais sofisticadas já construídas no Brasil.

Sirius deve ser um equipamento no estado da arte das fontes de luz síncrotron. Isso requer, portanto, um rigoroso planejamento e acompanhamento de diferentes aspectos de gestão, como aquisição de materiais e equipamentos, análise de riscos, definição e monitoramento de cronograma e orçamento, recursos humanos e controle de qualidade.

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A solução para os desafios enfrentados pelo Brasil e pelo mundo em áreas como energia, saúde e meio ambiente, exige o conhecimento de como as coisas funcionam na escala dos átomos e moléculas. É isso que permite o desenvolvimento de materiais mais leves e resistentes, melhores fármacos, fertilizantes mais eficientes, alimentos mais nutritivos, fontes de energia renováveis, ou processos industriais menos poluentes.

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Os aceleradores de partículas foram criados e desenvolvidos a partir de 1920 e são basicamente utilizados como uma ferramenta de investigação em . Eles são formados por enormes túneis, que podem atingir quilômetros de extensão, onde as partículas, como e , são aceleradas até que se choquem com obstáculos diversos ou com outras partículas em movimento.

O choque entre as partículas gera uma grande quantidade de energia e permite a criação de elementos antes desconhecidos para a ciência. Os quarks, partículas que compõem prótons e nêutrons, e os pósitrons, antimatéria dos elétrons, são exemplos de descobertas feitas por meio de experimentos realizados em aceleradores de partículas.

A importância dessas descobertas está na compreensão da composição inicial do universo, o que pode permitir o entendimento das origens de tudo o que existe. A compreensão exata da estrutura da matéria pode ajudar também no desenvolvimento de inúmeras tecnologias, como o diagnóstico por imagens realizado pela emissão de pósitrons ( Pet Scan). A profundidade das imagens feitas pelo chamado Pet Scan pode auxiliar no combate ao câncer e outras doenças.

Outra possibilidade com o uso de aceleradores de partículas é a observação de fenômenos relativísticos. Os efeitos previstos pela teoria da relatividade podem ser perfeitamente entendidos, já que as partículas são aceleradas a velocidades muito próximas à da luz.

O LHC, sigla em inglês para Grande Colisor de Hádrons, é um acelerador de partículas circular que possui 27 km de circunferência e está enterrado a 100 m de profundidade entre as fronteiras da França e da Suíça. Inaugurado em setembro de 2008, o LHC operou com uma energia de 7 Tev (7 trilhões de elétrons-volt) em março de 2009. A colisão de prótons a velocidades próximas à da luz é capaz de gerar ambientes que se assemelham ao estado do universo nos instantes iniciais após o .

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A imagem acima retrata uma colisão de partículas executada no LHC. Por intermédio dos rastros deixados, os cientistas buscam detectar novos tipos de partículas subatômicas. Por meio de minuciosas análises feitas no LHC, o Bóson de Higgs, partícula subatômica que confere massa às demais partículas, pode ser detectado.

Sirius: acelerador de partículas do Brasil

Está sendo construído na sede do Centro Nacional de Pesquisa e Energia de Materiais (Cnpem), na cidade de Campinas, em São Paulo, o acelerador de partículas Sirius. Com diâmetro médio de 153 m e energia de operação de 3 Gev (Giga elétron-volt), esse acelerador será do tipo síncrotron. As partículas serão aceleradas por meio de um campo elétrico que mantém sincronia com sua frequência de revolução e permanecerão confinadas em uma região de campo magnético.

O projeto de R$ 1,8 bilhão estará em funcionamento até 2018 e colocará o Brasil no cenário das seletas nações que possuem equipamentos de pesquisa com tamanha tecnologia. A observação das estruturas atômicas de rochas, fósseis e células de compostos químicos será uma das possibilidades de aplicação desse acelerador.

Por Joab Silas
Graduado em Física

Aceleradores de partículas são enormes laboratórios que estudam as origens do universo

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O que é um acelerador de partículas? - Brasil Escola

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Os aceleradores de partículas foram criados e desenvolvidos a partir de 1920 e são basicamente utilizados como uma ferramenta de investigação em . Eles são formados por enormes túneis, que podem atingir quilômetros de extensão, onde as partículas, como e , são aceleradas até que se choquem com obstáculos diversos ou com outras partículas em movimento.

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Luz Síncrotron

A luz, ou radiação, síncrotron é um tipo de radiação eletromagnética de alto fluxo e alto brilho que se estende por uma faixa ampla do espectro eletromagnético desde a luz infravermelha, passando pela radiação ultravioleta e chegando aos raios X. Ela é produzida quando partículas carregadas, aceleradas a velocidades próximas à velocidade da luz, têm sua trajetória desviada por campos magnéticos.

A emissão desta radiação foi prevista teoricamente pela primeira vez pelo ucraniano Dmitri Iwanenko e pelo russo Isaak Pomeranchuk em 1944. A comprovação experimental não tardou, e em 1947 ocorreu a primeira observação nos laboratórios de pesquisa da General Electric. Ela foi realizada em um acelerador de partículas do tipo síncrotron, com elétrons acelerados até 99,997% da velocidade da luz.

Num acelerador do tipo síncrotron, o feixe de partículas carregadas é guiado em órbitas circulares por um conjunto de eletroímãs. O campo magnético produzido pelos eletroímãs pode ser variado no tempo e age de forma sincronizada sobre as partículas, que a cada volta possuem velocidades e, portanto, energias cada vez maiores. Desta ação sincronizada vem o nome acelerador síncrotron e é devido a esse tipo de acelerador em que foi observada pela primeira vez que a radiação síncrotron recebeu seu nome.

Mais tarde, em 1956, num acelerador síncrotron da Universidade de Cornell, nos EUA, foram realizados os primeiros experimentos de espectroscopia na região de ultravioleta com a utilização da radiação produzida no acelerador e foi assim iniciada a utilização da luz síncrotron como ferramenta de investigação da composição e estrutura dos mais diversos materiais.

A luz síncrotron é capaz de penetrar a matéria e revelar características de sua estrutura molecular e atômica. O amplo espectro dessa radiação permite aos pesquisadores utilizar os comprimentos de onda mais adequados para o experimento que desejarem executar. Ainda, o alto fluxo e o alto brilho permitem experimentos mais rápidos e a investigação de detalhes cada vez menores, com resolução espacial de nanômetros.

Com a radiação síncrotron, é possível também acompanhar a evolução temporal de processos que ocorrem em frações de segundo, em variadas condições de temperatura e pressão.

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A luz, ou radiação, síncrotron é um tipo de radiação eletromagnética de alto fluxo e alto brilho que se estende por uma faixa ampla do espectro eletromagnético desde a luz infravermelha, passando pela radiação ultravioleta e chegando aos raios X.

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                                                         BIBLIOGRAFIA:

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                                                         BIBLIOGRAFIA:

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Parte 2: Booster + AnelDo Linac, os elétrons seguem para outro túnel, dividido em dois, onde estão o Booster e o Anel de Armazenamento. No Booster, eles ganham mais impulso e chegam a três bilhões de eletron-volts. Depois, seguem para o anel principal. Três imãs atuam nesta parte:Ímã azul: de dipolo, faz o feixe dos elétrons fazer curvas, ímã laranja: de quadripolos, servem como focalizadores ou defocalizadores dos elétrons, ímã verde: ajuda a corrigir a ótica do feixe.                                                                                            Para conseguir essa aceleração, são três "segredos": vácuo, fios com água e curvas suaves. Os tubos de vácuo têm menos moléculas do que o ar espacial que separa a Terra e a Lua (qualquer elemento mínimo pode exercer influência sobre os elétrons), a água no interior dos fios refrigera os cabos que levam corrente elétrica aos imãs (tão forte que poderia derretê-los), as curvas devem ser bem delicadas para não interromper o feixe (para curvas bruscas, seria preciso um campo magnético infinitamente maior). São as curvas que fazem os elétrons acelerados perderem energia e emitirem luz — um feixe 35 vezes menor que um fio de cabelo, por sinal. 

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Parte 2: Booster + AnelDo Linac, os elétrons seguem para outro túnel, dividido em dois, onde estão o Booster e o Anel de Armazenamento. No Booster, eles ganham mais impulso e chegam a três bilhões de eletron-volts. Depois, seguem para o anel principal. Três imãs atuam nesta parte:Ímã azul: de dipolo, faz o feixe dos elétrons fazer curvas, ímã laranja: de quadripolos, servem como focalizadores ou defocalizadores dos elétrons, ímã verde: ajuda a corrigir a ótica do feixe.                                                                                            Para conseguir essa aceleração, são três "segredos": vácuo, fios com água e curvas suaves. Os tubos de vácuo têm menos moléculas do que o ar espacial que separa a Terra e a Lua (qualquer elemento mínimo pode exercer influência sobre os elétrons), a água no interior dos fios refrigera os cabos que levam corrente elétrica aos imãs (tão forte que poderia derretê-los), as curvas devem ser bem delicadas para não interromper o feixe (para curvas bruscas, seria preciso um campo magnético infinitamente maior). São as curvas que fazem os elétrons acelerados perderem energia e emitirem luz — um feixe 35 vezes menor que um fio de cabelo, por sinal. 

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Os aceleradores de partículas foram criados e desenvolvidos a partir de 1920 e são basicamente utilizados como uma ferramenta de investigação em Física. Eles são formados por enormes túneis, que podem atingir quilômetros de extensão, onde as partículas, como prótons e elétrons, são aceleradas até que se choquem com obstáculos diversos ou com outras partículas em movimento.                                                                                      O choque entre as partículas gera uma grande quantidade de energia e permite a criação de elementos antes desconhecidos para a ciência. Os quarks, partículas que compõem prótons e nêutrons, e os pósitrons, antimatéria dos elétrons, são exemplos de descobertas feitas por meio de experimentos realizados em aceleradores de partículas.   

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Os aceleradores de partículas foram criados e desenvolvidos a partir de 1920 e são basicamente utilizados como uma ferramenta de investigação em Física. Eles são formados por enormes túneis, que podem atingir quilômetros de extensão, onde as partículas, como prótons e elétrons, são aceleradas até que se choquem com obstáculos diversos ou com outras partículas em movimento.                                                                                      O choque entre as partículas gera uma grande quantidade de energia e permite a criação de elementos antes desconhecidos para a ciência. Os quarks, partículas que compõem prótons e nêutrons, e os pósitrons, antimatéria dos elétrons, são exemplos de descobertas feitas por meio de experimentos realizados em aceleradores de partículas.   

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Parte 3: Luz para cabines.                                                                                                   A luz sai por um tubo e vai para as cabanas de pesquisas, espaços bem grandes (alguns passam de 100 metros) separados dos aceleradores por grossas paredes. Esta parte ainda está em construção, mas a ideia é ter diferentes cabanas para diferentes níveis de radiação, equipamentos e pesquisas —a luz síncrotron gera um amplo espectro e o diferencial do Sirius é permitir estudar desde objetos maiores a partículas mínimas.Na primeira fase de entrega, ainda neste ano, devem ser disponibilizadas 13 cabanas de pesquisa, mas a capacidade total é de 40.Assim como fazemos para ver com nossos próprios olhos, quando tentamos "enxergar" estruturas no nível atômico também precisamos de luz. E quanto mais luz, mais detalhada a imagem. Cada comprimento de onda da luz utilizada corresponde a um nível de detalhamento —raios-x curtos são para enxergar átomos, raios-x mais longos e ultravioletas são para estudar reações químicas, radiação infravermelha para vibrações atômicas em moléculas e sólidos. 

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Parte 3: Luz para cabines.                                                                                                   A luz sai por um tubo e vai para as cabanas de pesquisas, espaços bem grandes (alguns passam de 100 metros) separados dos aceleradores por grossas paredes. Esta parte ainda está em construção, mas a ideia é ter diferentes cabanas para diferentes níveis de radiação, equipamentos e pesquisas —a luz síncrotron gera um amplo espectro e o diferencial do Sirius é permitir estudar desde objetos maiores a partículas mínimas.Na primeira fase de entrega, ainda neste ano, devem ser disponibilizadas 13 cabanas de pesquisa, mas a capacidade total é de 40.Assim como fazemos para ver com nossos próprios olhos, quando tentamos "enxergar" estruturas no nível atômico também precisamos de luz. E quanto mais luz, mais detalhada a imagem. Cada comprimento de onda da luz utilizada corresponde a um nível de detalhamento —raios-x curtos são para enxergar átomos, raios-x mais longos e ultravioletas são para estudar reações químicas, radiação infravermelha para vibrações atômicas em moléculas e sólidos. 

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Parte 1: O LinacTudo começa no Linac (sigla em inglês de Linear Particle Accelerator, acelerador de partículas linear), um tubo reto de 30 metros. Ali:Os elétrons ficam parados e contidos em um metal aquecido do tamanho de uma moeda, dentro de uma peça de cerâmica branca. Um sistema injetor coloca uma diferença de potencial que os desestabiliza e faz com que eles queiram sair dali, dando início à movimentação. Estruturas com micro-ondas oscilantes "empurram" os elétrons para frente até que alcancem 150 milhões de elétron-volts. Um imã azul joga esses elétrons para a segunda parte da aventura.

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Parte 1: O LinacTudo começa no Linac (sigla em inglês de Linear Particle Accelerator, acelerador de partículas linear), um tubo reto de 30 metros. Ali:Os elétrons ficam parados e contidos em um metal aquecido do tamanho de uma moeda, dentro de uma peça de cerâmica branca. Um sistema injetor coloca uma diferença de potencial que os desestabiliza e faz com que eles queiram sair dali, dando início à movimentação. Estruturas com micro-ondas oscilantes "empurram" os elétrons para frente até que alcancem 150 milhões de elétron-volts. Um imã azul joga esses elétrons para a segunda parte da aventura.

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A solução para os desafios enfrentados pelo Brasil e pelo mundo em áreas como energia, saúde e meio ambiente, exige o conhecimento de como as coisas funcionam na escala dos átomos e moléculas. É isso que permite o desenvolvimento de materiais mais leves e resistentes, melhores fármacos, fertilizantes mais eficientes, alimentos mais nutritivos, fontes de energia renováveis, ou processos industriais menos poluentes. Sirius funciona como um grande microscópio que – ao revelar a estrutura molecular, atômica e eletrônica dos mais diversos materiais – permite pesquisas em praticamente qualquer área do conhecimento, com potencial de resolver grandes problemas da atualidade.

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A solução para os desafios enfrentados pelo Brasil e pelo mundo em áreas como energia, saúde e meio ambiente, exige o conhecimento de como as coisas funcionam na escala dos átomos e moléculas. É isso que permite o desenvolvimento de materiais mais leves e resistentes, melhores fármacos, fertilizantes mais eficientes, alimentos mais nutritivos, fontes de energia renováveis, ou processos industriais menos poluentes. Sirius funciona como um grande microscópio que – ao revelar a estrutura molecular, atômica e eletrônica dos mais diversos materiais – permite pesquisas em praticamente qualquer área do conhecimento, com potencial de resolver grandes problemas da atualidade.

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O PROJETO SIRIUS , é uma fonte de luz síncrotron brasileira, é a maior e mais complexa infraestrutura científica já construída no País e uma das primeiras fontes de luz síncrotron de 4ª geração do mundo. Foi planejada para colocar o Brasil na liderança mundial de produção de luz síncrotron e foi projetada para ter o maior brilho dentre todos os equipamentos na sua classe de energia.

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O PROJETO SIRIUS , é uma fonte de luz síncrotron brasileira, é a maior e mais complexa infraestrutura científica já construída no País e uma das primeiras fontes de luz síncrotron de 4ª geração do mundo. Foi planejada para colocar o Brasil na liderança mundial de produção de luz síncrotron e foi projetada para ter o maior brilho dentre todos os equipamentos na sua classe de energia.

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A máquina tem o nome de, acelerador de partículas, do tipo síncrotron. É a ferramenta que os cientistas usam para entender a estrutura atômica das substâncias com as quais vão trabalhar. Algo importante para o aprimoramento de materiais usados na construção civil, na exploração de petróleo e em uma infinidade de outras áreas. O prédio de 68.000 metros quadrados abriga um equipamento com formato de anel e circunferência de 500 metros. Para proteger as pessoas da radiação liberada pelo funcionamento da máquina, planejada para ser a mais avançada desse tipo em todo o mundo, o conjunto será blindado por 1 quilômetro de paredes de concreto.

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A máquina tem o nome de, acelerador de partículas, do tipo síncrotron. É a ferramenta que os cientistas usam para entender a estrutura atômica das substâncias com as quais vão trabalhar. Algo importante para o aprimoramento de materiais usados na construção civil, na exploração de petróleo e em uma infinidade de outras áreas. O prédio de 68.000 metros quadrados abriga um equipamento com formato de anel e circunferência de 500 metros. Para proteger as pessoas da radiação liberada pelo funcionamento da máquina, planejada para ser a mais avançada desse tipo em todo o mundo, o conjunto será blindado por 1 quilômetro de paredes de concreto.

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Quem circula pelo polo de alta tecnologia de Campinas, no interior de São Paulo, cruza estradinhas bucólicas pontuadas pelos campi de algumas grandes empresas. São, na maioria, instalações de concreto, cercadas por imensos estacionamentos e quase monótonas quando vistas pelo lado de fora. Um prédio branco salta à vista: parece um estádio de futebol construído em um lugar improvável. “Aqui do meio é que você tem uma noção do real tamanho do prédio”, diz o engenheiro Oscar Vigna, um homem alto e vermelho, queimado das muitas horas passadas sob o sol,  supervisionando as obras do prédio que vai abrigar o Sirius, um equipamento que funciona como um microscópio gigante.

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Quem circula pelo polo de alta tecnologia de Campinas, no interior de São Paulo, cruza estradinhas bucólicas pontuadas pelos campi de algumas grandes empresas. São, na maioria, instalações de concreto, cercadas por imensos estacionamentos e quase monótonas quando vistas pelo lado de fora. Um prédio branco salta à vista: parece um estádio de futebol construído em um lugar improvável. “Aqui do meio é que você tem uma noção do real tamanho do prédio”, diz o engenheiro Oscar Vigna, um homem alto e vermelho, queimado das muitas horas passadas sob o sol,  supervisionando as obras do prédio que vai abrigar o Sirius, um equipamento que funciona como um microscópio gigante.

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Breno Diniz, Davi Carvalho, Felipe Suguii, Vicenzo Barbutti e Victor Jorge.