segunda-feira, 10 de dezembro de 2012

Acelerador de Partículas - Prof: Felipe/Charles

                                                        Aluna: Alice Nayara H. Lima  1ºano E.M



Quando surgiram ? O que são ?

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 protões, eletrões, positrões, anti-protões e diferentes tipos de iões são acelerados a velocidades próximas das da luz, utilizando-se campos electromagnéticos 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 subatómicas 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 partículas existem nas televisões e geradores de raios-X, na produção de isótopos radioativos, na radioterapia do cancro  na radiografia de alta potência para uso industrial e na polimerização de plásticos.

Tipos de aceleradores de partículas

O acelerador de partículas é um instrumento essencialmente construído utilizando uma fonte de partículas carregadas expostas a campos eléctricos 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 (deflectindo-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 electromagnéticos 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 ciclotrão e o síncrotrão.


Ciclotrão

O ciclotrão é um aparelho que se destina a acelerar partículas com carga eléctrica, 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 ciclotrão 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  protões, e núcleos de hidrogênio pesado, deuterões, 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.

Síncrotrão

O desenvolvimento dos síncrotrões foi necessário para melhorar as soluções de aceleração de partículas cujas trajetórias são de raios fixos. Estes, da mesma forma que os ciclotrões, aceleram as partículas eletricamente confinando-as em campos magnéticos. A diferença é que o síncrotrão utiliza o princípio da estabilidade de fase, mantendo desta forma o sincronismo entre o campo eléctrico 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


    O LHC e o seu impacto na sociedade

 O Large Hadron Collider ou LHC (Grande Colisionador de Hadrões) é o maior acelerador de partículas do mundo construído até hoje, e está localizado no CERN.
 
O CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) é o Laboratório Europeu de Física de Partículas, situado perto de Genebra, Suíça  É o maior centro mundial de investigação do seu tipo, sendo financiado por vinte Estados Membros. Desde a sua fundação em 1954, tem sido um exemplo bem sucedido de colaboração internacional, juntando milhares de cientistas de várias nacionalidades. O objectivo do CERN é a investigação científica pura, sem objetivos militares:
   
De que é constituído o nosso Universo?
   De onde vem a matéria?
   Como é que as partículas elementares interagem?
 
 Estas são algumas das perguntas para as quais os cientistas procuram respostas. O CERN desempenha também um papel fundamental no desenvolvimento de tecnologia de ponta, desde a ciência de materiais até à engenharia mecânica ou computação, ou aplicações na medicina.

O LHC entrou em funcionamento no dia 10 de Setembro de 2008 numa cerimonia de pompa e circunstância. Trata-se de um projeto faraónico em que participaram mais de 10 mil cientistas e engenheiros de 580 universidades e de cerca de 100 nacionalidades. É um anel circular, com 27 km de comprimento e cerca de 8,6 km de diâmetro, localizado a 100 metros abaixo da superfície, na fronteira da França com a Suíça. Tem como objectivo simular o big bang, mais propriamente os primeiros milésimos de segundo do Universo.

Acelerador de partículas - LHC "Large Hadron Collider" no CERN



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