Acelerador de partículas investigará o interior da matéria

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A partir do segundo semestre do ano que vem, nos arredores de Campinas (SP), elétrons vão ser acelerados para percorrer um circuito de 520 metros dentro de um vácuo similar ao do espaço sideral, funcionando como uma intensa fonte de raios X (e de outros tipos de radiação) que ajudará cientistas a investigar o âmago dos mais variados tipos de material, de amostras de solo a células vivas em pleno funcionamento.

As especificações técnicas do Sirius, um projeto que deverá custar quase R$ 2 bilhões (US$ 540,5 milhões) quando estiver concluído, farão dele a segunda fonte de luz síncrotron (como é conhecida a radiação produzida com a aceleração de partículas como os elétrons) de quarta geração a entrar em atividade no planeta, e a campeã mundial em algumas categorias, como o brilho dos raios X que emitirá em determinada faixa do espectro luminoso.

“Até agosto, toda a parte correspondente à construção civil deve estar pronta, enquanto os demais componentes do acelerador de elétrons serão montados até novembro”, segundo Antonio José Roque da Silva, diretor do LNLS (Laboratório Nacional de Luz Síncrotron), instituição que coordena o trabalho. “O que a gente faz é isolar o prédio numa bolha de estabilidade térmica e mecânica”, explica Citadini, coordenador de instalações do Sirius. O complexo não recebe qualquer insolação direta. Todas as janelas dão para laboratórios fora da estrutura principal, de modo que a variação de temperatura no túnel pelo qual os elétrons correrão não passe de 0,1 grau Celsius.

Também foi preciso projetar as edificações literalmente mais estáveis da América Latina, com fundações especiais e concreto à prova de fissura “porque o feixe de elétrons extremamente fino, da ordem de poucos micrômetros (milésimos de milímetro) de espessura, não pode sair dos trilhos em momento algum”.

“Se o piso vibra, você não chega na melhor máquina do mundo”, resume o engenheiro eletricista, que trabalha no LNLS há 15 anos. E, como a qualidade do vácuo na “barriga” do monstro tecnológico também é essencial para seu bom funcionamento, vai ser preciso um cuidado especial para lidar com a poeira, a graxa e outros elementos que, por enquanto, ainda são onipresentes dentro do túnel do Sirius. “Qualquer material particulado que sobrar na câmara de vácuo pode atrapalhar”.

Praticamente todos os componentes da máquina foram projetados no Brasil. A principal exceção é o Linac (sigla de acelerador linear), de fabricação chinesa, que já está instalado e passou pelos primeiros testes. Montado a partir de uma profusão de peças de cobre e outros componentes, o Linac, como o nome diz, acelera o feixe de elétrons em linha reta até que eles alcancem uma energia de 150 megaeletronvolts. Essa aceleração e as subsequentes são feitas por meio da emissão de frequências de rádio, que dão “empurrõezinhos” nas cristas de onda dos elétrons. Ao mesmo tempo, ímãs especiais funcionam como lentes convergentes, focalizando o feixe, feito uma lupa que concentra a luz do Sol.

Ao deixar o Linac, o feixe vai para o booster, responsável por fazer com que os elétrons alcancem a energia máxima de 3 gigaeletronvolts. Finalmente, as partículas chegam ao anel de armazenamento, onde combinações especiais de ímãs fazem com que os elétrons emitam um amplo espectro de radiação eletromagnética, em especial as frequências de raios X que farão do Sirius uma espécie de aparelho de tomografia gigantesco, muito preciso e rápido.

“A gente vai conseguir fazer análises que antes demorariam um dia em questão de segundos”, afirma o físico Harry Westfahl Junior, diretor científico do LNLS. Ele compara as possibilidades à tomografia convencional, capaz de obter informações relevantes para diagnósticos com resolução de milímetros: no caso do Sirius, a resolução será de nanômetros, ou 1 milhão de vezes mais detalhada.

As vantagens, além da velocidade e da resolução, incluem ainda a capacidade de penetrar mais fundo, em materiais mais densos, e de obter contrastes mais sutis em materiais heterogêneos de todos os tipos. Isso ajudaria a estudar a dispersão de um fertilizante por um pedaço de solo, o funcionamento de um motor, a produção de neurotransmissores (mensageiros químicos) num neurônio ou as células musculares de um animal ainda vivo, entre outras aplicações.

Segundo Roque da Silva, o cronograma para a conclusão do projeto continua avançando normalmente, apesar do estado de penúria generalizado do financiamento público da ciência no país, mas seriam necessários ao menos mais R$ 200 milhões (US$ 54,1 milhões) para entregar o Sirius no prazo.

Uma vez pronta, a máquina teria custos anuais de manutenção da ordem de R$ 120 milhões (US$ 32,4 milhões). Para os cientistas que forem aprovados em processos de seleção para tocar suas pesquisas no complexo, porém, o uso não custará nada, um padrão recomendado pela comunidade científica internacional que já beneficiou muitos pesquisadores brasileiros em instalações similares fora do país.



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