Comitê internacional aprova chip brasileiro para o acelerador LHC

Totalmente concebido no Brasil, chip será usado em detectores de partículas do experimento Alice, do Large Hadron Collider

A produção final do chip Sampa, desenvolvido no Brasil especialmente para o experimento Alice (A Large Ion Collider Experiment, um dos quatro grandes experimentos do LHC – Large Hadron Collider), recebeu parecer positivo de um comitê internacional de revisores. O grupo é composto de especialistas em microeletrônica e a aprovação se deu numa reunião realizada por videoconferência, no último dia 20 de fevereiro. O LHC é o maior acelerador de partículas do mundo, situado na fronteira entre Suíça e França. O protótipo do chip Sampa foi validado após a apresentação de resultados de testes feitos com o chip em diferentes países: Brasil, Cern, Suécia, França, Rússia, EUA e Noruega.

Após essa reunião, chamada de Production Readiness Review (revisão de prontidão para produção), os revisores internacionais emitiram parecer favorável para a imediata produção do chip que irá equipar o experimento Alice, coroando um projeto de cinco anos liderado por pesquisadores da USP vinculados ao Instituto de Física (IF) e à Escola Politécnica (Poli), que contou também com a participação de pesquisadores da Unicamp, e cujos recursos foram financiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). “O projeto é todo brasileiro, com a participação de um cientista norueguês em uma das partes. A propriedade intelectual do chip é nossa”, comemora o professor Marcelo Gameiro Munhoz, do IF, ressaltando que acompanhará o processo de produção na empresa TSMC, em Taiwan.

O Sampa mostrou-se apto para atender às necessidades dos detectores de partículas do Alice nos quais o chip será utilizado, chamados TPC (Time Projection Chamber) e MCH (Muon Chamber). Após concluídos todos os testes, o passo seguinte é justamente a produção industrial de 88 mil unidades, a maioria das quais será destinada ao Alice.

A vida do Sampa não se restringirá à pesquisa básica. Grupos do Instituto de Física estão criando dispositivos de detecção prontos para integrar o chip assim que ele for produzido. “São detectores de radiação que funcionam com gás e um dos projetos é usá-lo em radiografias com raio X”, antecipa Munhoz, lembrando que o outro projeto mede nêutrons térmicos emitidos por reatores nucleares. Segundo o cientista, o experimento Star do acelerador RHIC, localizado no Laboratório Nacional de Brookhaven, nos EUA, será o primeiro a utilizar o Sampa em um experimento real. Eles já têm algumas unidades instaladas para testar este ano e devem montar todos os chips que utilizarão para o ano que vem.

Velocidade em miniatura

O Sampa concentra 32 canais em uma área aproximada de 0,82 cm². Sua compactação representa economia de custo, de espaço e de energia para o Alice, que aplicará 17 mil unidades do Sampa no TPC, câmara de 5 m comprimento por 5 m de diâmetro, e 40 mil no MCH, dispositivo mais distante das colisões do que o TPC. A maior densidade de canais do Sampa permite-lhe, ocupando menos espaço, cobrir áreas maiores e ser mais veloz do que o sistema atual de dois chips, um para receber sinais analógicos e outro para convertê-los em sinais digitais. O Sampa executa as duas tarefas.

O LHC, o maior acelerador de partículas já construído no mundo, com 27 km de circunferência, é uma colaboração internacional, com acesso aberto para os 10 mil cientistas que nele atuam diretamente, vindos de 100 países, e lotados em quatro experimentos: Alice, Atlas, CMS, LHCb. O equipamento será desligado em 2019 para receber upgrade (atualização) nos quatro experimentos e voltará a funcionar em 2021. Equipes de vários países participam da preparação do upgrade de maneira articulada. A capacidade de produzir um chip compacto de alta complexidade motivou a coordenação do Alice a escolher a equipe brasileira para desenvolver o novo chip de front-end (primeiro de uma série de componentes eletrônicos) do experimento. O projeto do Sampa é coordenado pelos professores Wilhelmus Van Noije, da Poli, e Marcelo Gameiro Munhoz, do IF.