Imagine poder viajar no tempo até os primeiros instantes do Universo ou visualizar a estrutura de um vírus para gerar um novo medicamento. Embora a máquina do tempo ainda seja ficção científica, cientistas de todo o mundo utilizam ferramentas monumentais que nos permitem espreitar os segredos mais muito guardados da material: os aceleradores de partículas.
Essas máquinas, que podem ter quilômetros de extensão, são verdadeiros laboratórios do invisível, sendo extremamente importantes para desvendar os segredos da material. Mas, por fim, porquê os aceleradores de partículas funcionam e para que servem na prática?
Porquê funciona um acelerador de partículas?
De forma simplificada, um acelerador de partículas é uma máquina projetada para pegar partículas subatômicas – porquê prótons e elétrons – e acelerá-las a velocidades próximas à da luz. O princípio por trás dessa proeza é a utilização de campos elétricos e magnéticos. Pense nos campos elétricos porquê uma série de “empurrões” que aumentam a velocidade das partículas. À medida que as partículas carregadas passam por cavidades de radiofrequência, elas recebem pulsos de pujança que as impulsionam para frente.
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Para manter essas partículas em uma trajetória controlada, entram em cena os campos magnéticos, gerados por ímãs supercondutores extremamente potentes. Em aceleradores circulares, porquê o famoso Grande Colisor de Hádrons (LHC), na fronteira franco-suíça, esses ímãs curvam a trajetória das partículas, forçando-as a remoinhar em um aro por bilhões de vezes, ganhando mais pujança a cada volta.
Em aceleradores lineares, os ímãs atuam porquê lentes, focando o lio de partículas para que ele não se disperse. Todo o processo ocorre dentro de tubos com um vácuo altíssimo para evitar que as partículas colidam com moléculas de ar.
O grande objetivo de correr essas partículas é colidi-las. Ao promover choques frontais entre dois feixes de partículas ou contra um objectivo fixo, os cientistas recriam, por uma fração de segundo, condições de pujança semelhantes às que existiam logo depois o Big Bang.
A pujança da colisão se transforma em volume, dando origem a uma vastidão de outras partículas, muitas delas raras e instáveis, que não existem no nosso cotidiano. Detectores gigantescos e ultrassensíveis registram cada pormenor desse evento, permitindo que os físicos estudem os “tijolos” fundamentais que compõem tudo o que existe e as forças que os unem.
Por fim, para que serve um acelerador de partículas?
Os usos dessa tecnologia, no entanto, vão muito além da física fundamental. Na medicina, essas super máquinas são utilizadas para produzir isótopos radioativos para exames de imagem, porquê o PET scan, e em radioterapias de subida precisão para tratar o cancro, onde feixes de partículas são direcionados para destruir tumores com danos mínimos aos tecidos saudáveis ao volta.
No Brasil, o acelerador de partículas Sirius, em Campinas, gera uma luz síncrotron – um tipo de radiação de altíssimo clarão – que funciona porquê um super microscópio, permitindo a estudo da estrutura atômica de materiais. Isso impulsiona o desenvolvimento de novos fármacos, fertilizantes mais eficientes, baterias de longa duração e ligas metálicas mais resistentes.
Nascente: Olhar Do dedo
