Aceleradores de mesa acoplados formarão super-LHC

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/02/2016

Mostrando a simplicidade dos aceleradores de mesa, a acoplagem dos aceleradores em série utilizou uma fita de VK7 (com a descrição "plasma mirror tape") como espelho para direcionar o feixe de elétrons.
[Imagem: Berkeley Lab]

Aceleradores de mesa

Aceleradores de partículas, dos quais o LHC é o exemplo maior, são enormes e caros.

Mas novas descobertas fundamentais e o desenvolvimento da tecnologia permitiu construir os chamados aceleradores de mesa, que fazem o mesmo tipo de serviço a um custo incomparavelmente menor.

O problema é que, embora acelerem as partículas muito bem, os aceleradores de mesa - alguns podem ter até mesmo o tamanho de um grão de arroz - não alcançam as energias necessárias para competir com seus equivalentes brutamontes.

Mas isso também começa a mudar. É certo que as mesas terão que ficar mais compridas, mas os ganhos de energia são enormes.

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Aceleradores em série

Físicos e engenheiros dos Laboratórios Berkeley, nos EUA, demonstraram pela primeira vez que é possível acoplar um acelerador de mesa a outro, para que a partícula acelerada no primeiro entre no segundo e receba um novo impulso, alcançando um nível de energia ainda mais alto.

Embora o processo pareça simples e natural, o grande desafio foi conectar e estabilizar o feixe de partículas, para que ele possa ser usado nos experimentos.

"Um bilhão de elétron-volts pode não importar tanto. O que importa é a estabilidade. Você não quer passar três quartos do dia ajustando seu injetor de feixes e ficar sem tempo para fazer um experimento," disse Sven Steinke, principal responsável pelo avanço.

Aceleradores de laser-plasma

Acelerador de laser-plasma do tipo descarga capilar, que agora será acoplado ao super-acelerador BELLA para testar o conceito para valer.
[Imagem: Roy Kaltschmidt]

A saída foi acoplar não dois equipamentos iguais, mas dois tipos diferentes de aceleradores de laser-plasma.

O primeiro, responsável pela injeção do feixe principal, é de um tipo mais simples, conhecido como "jato de gás". Esse jato de gás supersônico é atravessado pelo laser, que faz um furo no interior do gás, ionizando-o para formar um plasma e gerar ondas que aceleram os elétrons livres, criando o feixe de elétrons.

Esse feixe entra então no segundo acelerador, um tipo mais complexo, conhecido como descarga capilar. O capilar é um fino furo no interior de um cristal de safira, cheio de hidrogênio, que é ionizado por uma descarga elétrica, que arranca os elétrons dos núcleos de hidrogênio, formando um plasma. Esse plasma normalmente funciona como um guia de ondas para o laser, que empurra e acelera os elétrons.

A novidade foi injetar nesse segundo acelerador o feixe de elétrons que sai do primeiro acelerador.

100 MeV

A configuração final mostrou ganhos de energia de até 100 milhões de elétron-volts em porções significativas do feixe de elétrons.

Agora a equipe quer tentar fazer a coisa funcionar para valer, acoplando seu acelerador híbrido ao acelerador BELLA, um acelerador de plasma a laser que alcança 1 quatrilhão de watts.

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