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Acelerador de partículas, o que é? Origem, função e estrutura

O acelerador de partículas consiste em uma máquina que fornece energia a feixes de partículas com diferentes objetivos científicos.

Em primeiro lugar, um acelerador de partícula é um equipamento que fornece energia a feixes de partículas. Porém, consistem em partículas subatômicas eletricamente carregadas. Desse modo, todo acelerador de partículas possibilita a concentração de grande energia em pequeno volume e em posições arbitrárias.

Em outras palavras, se trata de uma máquina capaz de acelerar prótons, elétrons ou átomos carregados. Ademais, os confina em feixes estreitos, com velocidades próximas da velocidade da luz. Sobretudo, realiza esse processo por meio da aplicação de intensos campos elétricos e magnéticos.

Além disso, essas máquinas permitem o controle dessa energia e forma precisa. Como exemplo, pode-se citar os televisores de projeção traseira e os equipamentos de raio X. Apesar disso, também se utiliza desses dispositivos na produção de isótopos radioativos, na radioterapia do câncer e na polimerização de plásticos.

Mais ainda, além das partículas básicas como os elétrons, prótons e nêutrons, existem outras que passam por um acelerador de partículas. Ou seja, partículas alfa, feitas por dois prótons e dois nêutrons, também tem processamento nesse dispositivo. Sendo assim, todos os tipos de acelerador de partículas obedecem aos mesmos princípios básicos.

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Acelerador de partículas, o que é? Origem, função e estrutura
Experimento Atlas, do LHC 

Origem e história

A princípio, o primeiro acelerador de partículas teve criação por ação do físico britânico Ernest Rutherford em 1911. Basicamente, ele utilizo de uma fonte radioativa para lançar partículas alfa contra uma fina cama da de ouro. Ademais, ao redor desse obstáculo, utilizou uma chapa de sulfeto de zinco como um detector para revelar a trajetória das partículas que atravessassem o átomo de ouro.

Entretanto, Rutherford percebeu que algumas partículas batiam e voltavam, ricocheteando ao esbarrar em componentes ainda menores dos átomos de ouro. Desse modo, descobriu que o átomo era subdivido em elétrons, prótons e nêutrons. Sobretudo, o acelerador de partícula utiliza do mesmo princípio.

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Curiosamente, através desse dispositivo foi possível descobrir a subdivisão de prótons e nêutrons em quarks. Apesar disso, o principal desafio atualmente é provar a existência das partículas de Higgs. Em resumo, consistem em elementos fundamentais que compõem todas as coisas.

Portanto, se diz que o acelerador de partícula surge com a intenção de investigar do que o mundo é feito. Ou seja, para fazer com que os cientistas entendam quais são os ingredientes básicos na composição do mundo que conhecemos. Porém, existe ainda uma categorização dessas máquinas.

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Em outras palavras, devido à disposição geométrica natural dos campos eletromagnéticos responsáveis pela aceleração das partículas, os aceleradores dividem-se entre cíclicos e lineares. Acima de tudo, para que haja um funcionamento mais próximo ao ideal, precisa-se gerar vácuo na região de trânsito. Assim, evita-se que elas desviem de suas trajetórias.

Acelerador de partículas, o que é? Origem, função e estrutura
Sirius, no Brasil 

Para quê serve um acelerador de partículas?

Em resumo, o acelerador de partículas serve para visualizar subpartículas energéticas, como os quarks e os bósons de Higgs. Sobretudo, essas partículas podem ser vistas por instantes breves. Em especial, o fenômeno acontece quando dois átomos que se movem em velocidades muito próximas da velocidade da luz colidem-se com grande intensidade.

Além disso, ainda servem para produzir a radiação síncroton. Em outras palavras, consistem em ondas eletromagnética com emissão pelas partículas que se movem no anel circular de um acelerador de partículas. Desse modo, produz-se diferentes linhas de luz, em raio x, raio gama ou qualquer outra frequência que se busque.

Desse modo utiliza-se dessas radiações para finalidades variadas, seja análise estrutural de materiais, tratamentos oncológicos, exames de imagem e afins. No geral, os aceleradores de partículas ficam em universidades e centros e pesquisa pelo mundo. Nesse sentido, existem cerca de 30 mil exemplares em operação hoje.

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Ademais, o Brasil possui grandes dispositivos no Laboratório Nacional de Luz Síncroton, com destaque para o Sirius. Basicamente, consiste em uma das mais modernas fontes de luz síncroton de 4ª geração do Brasil e do mundo. Por fim, pode-se dizer que aparelhos como esse e as novas pesquisas em desenvolvimento estão impulsionando a ciência nacional.

E aí, aprendeu o que é um acelerador de partículas? Então leia sobre Sangue doce, o que é? Qual a explicação da Ciência.

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