Cientistas criam acelerador de partículas do tamanho de um grão de arroz

Por , em 2.10.2013

Pesquisadores fizeram um avanço que poderia diminuir drasticamente o tamanho dos aceleradores de partículas para uso na ciência e na medicina.

Aceleradores de partículas são ferramentas importantes para os físicos, porque permitem que eles recriem diversos cenários para estudar mistérios do universo.

Nessas máquinas, partículas podem ser esmagadas com enorme força. Primeiro, um elétron é acelerado até quase a velocidade da luz. Depois, para obter colisões maiores e melhores, os pesquisadores precisam aumentar os níveis de energia da partícula, utilizando micro-ondas.

Tudo isso é caro e complicado de se operar, e obstáculos técnicos estão prejudicando gravemente o desenvolvimento da próxima geração de aceleradores com um tamanho reduzido.

Agora, dois pesquisadores da Universidade Stanford (EUA) desenvolveram uma técnica à base de laser com dez vezes mais potência do que os métodos tradicionais, e apenas uma fração do custo.

O novo acelerador, na verdade um chip de vidro nanoestruturado menor do que um grão de arroz, foi projetado pelos graduandos Edgar Peralta e Ken Soong e depende de explosões ultrarrápidas de luz laser. Peralta criou o “acelerador chip” de sílica, enquanto Soong produziu a lente do laser. Seus resultados foram publicados na revista Nature.

Depois de o feixe de elétrons ter sido acelerado até perto da velocidade da luz em um acelerador convencional, ele é focado para um canal no chip de sílica. Ao longo deste canal, uma série de sulcos em nanoescala geram campos elétricos precisos que aumentam continuamente a energia dos elétrons conforme eles viajam pelos mesmos. As partículas saem do chip com dez vezes mais energia do que entraram.

“Nós ainda temos uma série de desafios antes que esta tecnologia se torne prática, mas, eventualmente, poderia reduzir substancialmente o tamanho e o custo dos futuros aceleradores de partículas de alta energia”, explicou Joel England, o físico do laboratório SLAC, da Universidade Stanford, que conduziu os experimentos. “Também poderia ajudar a viabilizar aceleradores compactos e dispositivos de raios- X para uso em segurança, tratamento clínico, imageamento médico e pesquisa em biologia e ciência dos materiais”.

A demonstração inicial do chip alcançou um gradiente de aceleração (ou a quantidade de energia obtida por extensão) de 300 milhões de elétron-volts por metro. Isso é cerca de 10 vezes a aceleração fornecida pelo atual acelerador linear de 3 quilômetros da SLAC.

“Nosso principal objetivo para esta estrutura é um bilhão de elétron-volts por metro, e já estamos a um terço do caminho em nossa primeira experiência”, disse Robert Byer, professor da Universidade Stanford e principal autor da pesquisa.

Veja abaixo um vídeo com uma animação (em inglês) de como o acelerador chip funciona. [Gizmodo, SLAC]

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2 comentários

  • Thiago Alcalde:

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    • Marcelo Ribeiro:

      Nosso maior estímulo em fazer o site é justamente aprender e ajudar os nossos leitores a fazerem o mesmo. Obrigado. Comente mais.

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