{"id":1947,"date":"2015-09-15T10:25:25","date_gmt":"2015-09-15T13:25:25","guid":{"rendered":"http:\/\/www.prp.usp.br\/?p=1947"},"modified":"2016-02-29T15:53:13","modified_gmt":"2016-02-29T18:53:13","slug":"acelerador-de-eletrons-revisa-parametros-da-fisica-atomica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/sites.usp.br\/prp\/1947","title":{"rendered":"Acelerador de el\u00e9trons revisa par\u00e2metros da f\u00edsica at\u00f4mica"},"content":{"rendered":"

Por Bruno Almeida Vaiano<\/em><\/p>\n

Um homem magro, de p\u00f3lo listrada, observa com calma seu peculiar ambiente de trabalho: longe de qualquer mon\u00f3tono escrit\u00f3rio, Alexandre Malafronte e suas explica\u00e7\u00f5es por si s\u00f3 j\u00e1 seriam suficientes para convencer qualquer estudante de ensino m\u00e9dio de que f\u00edsica pode ser, sim, muito legal. Atr\u00e1s dele, o acelerador de el\u00e9trons do N\u00facleo de Apoio a Pesquisa (NAP) em Intera\u00e7\u00e3o de F\u00f3tons e El\u00e9trons (FEM) confirma: s\u00f3 mesmo a conviv\u00eancia evita o susto.<\/p>\n

A enorme m\u00e1quina, repleta de fios e cabos e conectada a incont\u00e1veis sensores e computadores, tem jeito de fic\u00e7\u00e3o cient\u00edfica. \u00c9 imposs\u00edvel n\u00e3o se impressionar.<\/p>\n

Nele, os el\u00e9trons s\u00e3o levados a velocidades pr\u00f3ximas \u00e0 da luz por um campo eletromagn\u00e9tico, e ent\u00e3o se chocam contra uma s\u00e9rie de materiais. Por sua carga el\u00e9trica, essas part\u00edculas s\u00e3o extremamente agitadas. Na velocidade e energia que alcan\u00e7am no acelerador, interagem intensamente com os \u00e1tomos que encontram pelo caminho. A coleta de informa\u00e7\u00f5es sobre a intera\u00e7\u00e3o dessas pequenas part\u00edculas durante o impacto e a penetra\u00e7\u00e3o gera dados essenciais para muitas aplica\u00e7\u00f5es te\u00f3ricas e pr\u00e1ticas.<\/p>\n

A radiografia como m\u00e9todo de diagn\u00f3stico n\u00e3o invasivo, a radioterapia para pacientes de c\u00e2ncer, a esteriliza\u00e7\u00e3o de material cir\u00fargico e at\u00e9 o tratamento de esgoto envolvem processos que n\u00e3o teriam sido poss\u00edveis sem o estudo das intera\u00e7\u00f5es dos el\u00e9trons com muitos elementos na segunda metade do s\u00e9culo 20. Na \u00e1rea te\u00f3rica, um novo patamar foi alcan\u00e7ado, e a f\u00edsica avan\u00e7ou.<\/p>\n

\u201cA f\u00edsica se desdobrou em outras coisas, apareceram a f\u00edsica nuclear e a f\u00edsica das part\u00edculas\u201d, explica Vito Vanin, professor titular do IF-USP e p\u00f3s-doutor pelo Centre de Recherches Nucleaires de Strasbourg. <\/em><\/p>\n

A intera\u00e7\u00e3o foi bem entendida e usada, mas a pesquisa na \u00e1rea estagnou. \u201cHoje, em muitas das aplica\u00e7\u00f5es que se faz, os c\u00e1lculos n\u00e3o est\u00e3o prevendo exatamente o que acontecer\u00e1\u201d, diz Vanin. Uma revis\u00e3o e aumento da precis\u00e3o dos valores da intera\u00e7\u00e3o de el\u00e9trons com outros elementos se tornou necess\u00e1ria, agora baseada em m\u00e9todos mais modernos e confi\u00e1veis que os empregados anteriormente.<\/p>\n

Al\u00e9m disso, h\u00e1 novos elementos que nunca foram testados, e que n\u00e3o t\u00eam tabelas de refer\u00eancia que possam servir para o ajuste de valores. As contas que envolvem princ\u00edpios b\u00e1sicos n\u00e3o podem ser feitas at\u00e9 o fim, e dependem de aproxima\u00e7\u00f5es que ainda n\u00e3o foram estabelecidas nos casos mais recentes.<\/p>\n

\u201cH\u00e1 muitos anos atr\u00e1s havia limita\u00e7\u00f5es que antes eram insuper\u00e1veis. A gente tem a ousadia de acreditar que vai fazer melhor\u201d, resume Vito, com uma risada.<\/p>\n

Como funciona?
\n<\/strong>Os el\u00e9trons que ser\u00e3o acelerados \u201cnascem\u201d no canh\u00e3o, atrav\u00e9s de uma diferen\u00e7a de potencial de 100 mil volts. Essa diferen\u00e7a \u00e9 alcan\u00e7ada, na pr\u00e1tica, atrav\u00e9s de um valor de \u2013 100 mil volts. As demais partes do acelerador, que est\u00e3o com potencial zero, atraem os el\u00e9trons, que possuem carga negativa, dando in\u00edcio ao movimento.<\/p>\n

A pr\u00f3xima fase \u00e9 essencialmente de organiza\u00e7\u00e3o. Aqui, os el\u00e9trons s\u00e3o separados em pequenos grupos, ou, nas palavras de palavras de Alexandre Malafronte, doutor em Tecnologia Nuclear pela USP, \u201cpacotinhos\u201d.<\/p>\n

\u201cO empacotamento dos el\u00e9trons \u00e9 feito na frequ\u00eancia da micro-onda, e \u00e9 tudo muito r\u00e1pido\u201d, afirma o pesquisador. A separa\u00e7\u00e3o e transmiss\u00e3o desses grupos de el\u00e9trons em uma determinada frequ\u00eancia s\u00e3o imprescind\u00edveis para a passagem correta dessas part\u00edculas para o pr\u00f3ximo trecho da m\u00e1quina, devido \u00e0 maneira como ela produzir\u00e1 a acelera\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Acelerando
\n<\/strong>Nesse ponto, a trajet\u00f3ria do el\u00e9tron passa por uma s\u00e9rie de cavidades alternadas. Uma para cima, uma para baixo. Dentro dessas cavidades, esculpidas com precis\u00e3o milim\u00e9trica para garantir a resson\u00e2ncia perfeita, s\u00e3o \u201cinjetadas\u201d micro-ondas, que se sobrep\u00f5e e formam uma onda estacion\u00e1ria.<\/p>\n

A onda estacion\u00e1ria ocorre quando h\u00e1 sobreposi\u00e7\u00e3o de duas ondas id\u00eanticas, mas de sentidos opostos, confinadas no espa\u00e7o. Ela efetivamente fica estacionada, como um corredor que pare de se locomover, mas continue dando passos falsos para manter o corpo em movimento.<\/p>\n

Isso significa que ela oscila continuamente: suas \u00e1reas positivas (cristas) ficam negativas, suas \u00e1reas negativas (vales), positivas, e vice-versa. H\u00e1, por\u00e9m, um problema: o el\u00e9tron, por sua carga negativa, apenas continuar\u00e1 se movendo enquanto estiver na parte positiva da onda. Isso significa que ele dever\u00e1 andar em sincronia com ela, para que esteja sempre em uma \u00e1rea positiva.<\/p>\n

\u00c9 como uma avenida com sem\u00e1foros alternados. Se o primeiro est\u00e1 verde, o segundo est\u00e1 vermelho. Quando um muda, o outro muda tamb\u00e9m, de forma que estejam sempre invertidos. Um carro que cruze o primeiro farol verde poder\u00e1, se estiver na velocidade correta, alcan\u00e7ar o segundo ap\u00f3s a invers\u00e3o j\u00e1 haver ocorrido, pegando-o aberto sem interromper a trajet\u00f3ria do ve\u00edculo.<\/p>\n

Acelerando mais
\n<\/strong>Para levar os el\u00e9trons aos n\u00edveis de energia mais altos, um acelerador linear, reto, n\u00e3o bastaria: ele seria muito longo e pouco pr\u00e1tico. A solu\u00e7\u00e3o \u00e9 fazer os pacotes de part\u00edculas darem v\u00e1rias voltas em uma esp\u00e9cie de circuito oval, que ocupa menos espa\u00e7o, mas funciona de maneira mais complexa: \u00e9 o \u201cm\u00edcroton racetrack\u201d (pista de corrida).<\/p>\n

\u201cQuando eles se aproximam da velocidade da luz, eles ganham mais energia do que velocidade\u201d, explica Alexandre sobre os el\u00e9trons. Ele lembra que, conforme o el\u00e9tron ganha velocidade, as cavidades precisam mudam de tamanho para manter a harmonia da trajet\u00f3ria do el\u00e9tron com a oscila\u00e7\u00e3o da onda estacion\u00e1ria. \u201cA cavidade precisa compensar [o aumento de velocidade]. Quando ele est\u00e1 lento, ela precisa ser um pouquinho mais comprida\u201d.<\/p>\n

Tudo ocorre no v\u00e1cuo absoluto. H\u00e1, al\u00e9m dessas estruturas fundamentais, outras auxiliares, como eletro\u00edm\u00e3s que obrigam os pacotes de el\u00e9trons a fazer curvas, dirigindo-os atrav\u00e9s dos canos. Tudo isso culmina com o impacto, em diferentes n\u00edveis de energia, dos el\u00e9trons com outros elementos. A medi\u00e7\u00e3o das intera\u00e7\u00f5es dos el\u00e9trons com os \u00e1tomos do objeto do teste gera dados fundamentais para in\u00fameras aplica\u00e7\u00f5es pr\u00e1ticas e te\u00f3ricas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Ser\u00e1 reexaminada, com t\u00e9cnicas modernas, a intera\u00e7\u00e3o de el\u00e9trons com a mat\u00e9ria, conhecimento essencial para a f\u00edsica at\u00f4mica que hoje sofre com inconsist\u00eancias entre c\u00e1lculo e a pr\u00e1tica.<\/p>\n","protected":false},"author":47,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[6,858],"tags":[271,272,273,60,61],"class_list":["post-1947","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-noticias","category-reportagens","tag-acelerador-de-particulas","tag-fem","tag-ifusp","tag-nucleos-de-apoio-a-pesquisa","tag-pro-reitoria-de-pesquisa"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/sites.usp.br\/prp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1947","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/sites.usp.br\/prp\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/sites.usp.br\/prp\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/sites.usp.br\/prp\/wp-json\/wp\/v2\/users\/47"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/sites.usp.br\/prp\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1947"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/sites.usp.br\/prp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1947\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1960,"href":"https:\/\/sites.usp.br\/prp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1947\/revisions\/1960"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/sites.usp.br\/prp\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1947"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/sites.usp.br\/prp\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1947"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/sites.usp.br\/prp\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1947"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}