Aceleração luminosa

Novo acelerador de partículas brasileiro, capaz de emitir radiação especial, ficará pronto em 2018, em Campinas, e poderá ser o melhor de sua categoria no mundo

Quem visita o campus do CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais), em Campinas, já pode ver no solo o traçado de uma circunferência de 235 metros de diâmetro. Não é um aeroporto para discos voadores. Nesse círculo ficará o Sirius, o novo acelerador de partículas da instituição, uma máquina de R$ 1,3 bilhão.

O tamanho do projeto pode não ser muito impressionante comparado aos maiores aceleradores de partículas do mundo --o LHC, na Suíça, tem 8,6 km de diâmetro-- mas a máquina brasileira tem a chance de ser a melhor de sua categoria quando for inaugurada, em 2018.

Diferentemente dos aceleradores usados para física fundamental, que produzem colisões entre partículas, o Sirius vai gerar raios de luz síncrotron, um tipo especial de radiação. Ela é usada para obter imagens de alta definição quando empregada em técnicas de análise estrutural de materiais e moléculas.

Dentro do acelerador circulam elétrons que, ao serem desviados por ímãs para seguirem a trajetória do anel, emitem radiação síncrotron pela tangente.

AMPLO ESPECTRO

A radiação gerada pelo Sirius terá muitas características especiais se comparada a uma fonte de luz comum. Seu espectro será muito amplo, indo desde a luz infravermelha (de frequência baixa) até o raio X (de frequência alta), passando pelas sete cores da luz visível e pelo ultravioleta.

Outra coisa que torna especial a luz gerada pelo projeto é sua "baixa emitância". Esse termo significa que a radiação do Sirius será separada em raios distintos e muito estreitos, com apenas 0,5 micrômetro de largura (0,5% de um fio de cabelo). Focalizados, eles são capazes de seguir longos percursos sem se dispersar, como o laser.

"A emitância, que é medida em uma unidade chamada nanômetros-radianos [nm.rad], é o parâmetro que caracteriza a qualidade da máquina", explica Liu Lin, uma das cientistas responsáveis pelo projeto do Sirius.

O LNLS (Laboratório Nacional de Luz Síncrotron), divisão do CNPEM encarregada do Sirius, já opera desde 1997 outro acelerador, o UVX, que gera raios com emitância de 100 nm.rad em seu anel de 30 metros de diâmetro. A emitância do Sirius será de apenas 0,27 nm.rad.

"Com uma fonte de luz síncrotron menor, é possível sondar objetos menores, com cada vez mais resolução", explica Hélio Tolentino, pesquisador do LNLS. "Além disso, o Sirius terá mais brilho, ou seja, vai produzir mais fótons [partículas de luz], o que permitirá observar materiais com muito mais detalhe."

Dessa forma, linhas de luz do Sirius serão capazes de analisar amostras de metal e rocha que são opacas diante da capacidade do UVX

A demanda por uma tecnologia melhor já existe no setor de pesquisas de empresas como a Petrobras, que lida com equipamentos de exploração e análise de rochas a serem perfuradas.

O laboratório colocará as linhas de luz à disposição de uma comunidade de cientistas que estudam desde proteínas e fármacos até rochas e ligas metálicas, passando por análise de solos e produtos da agroindústria.