Inventions&Inventors: Acelerador de Partículas

Tratando-se em invenções e avanços do século XX, com certeza destaca-se o acelerador de partículas que se tornou uma das frentes de batalha mais promissoras na física atual.

Trata-se de uma máquina capaz de quebrar os componentes mais ínfimos da matéria, como as partículas elementares do átomo. Por meio de campos magnéticos, o equipamento acelera feixes dessas partículas a velocidades próximas à da luz. Quando um feixe colide com outro, elas se estilhaçam em unidades ainda menores. O choque das partículas é registrado por detectores eletrônicos, permitindo aos pesquisadores estudar o que existe dentro delas. É com base em experimentos desse tipo que os cientistas esperam descobrir de que o Universo era constituído antes do Big Bang - a explosão primordial que deu origem às galáxias, às estrelas e aos planetas.

Existem basicamente dois tipos de aceleradores: os lineares e os circulares. Nos lineares, as partículas são aceleradas dentro de um tubo linear. A energia máxima dessas partículas está limitada pelo comprimento do tubo e pela intensidade dos campos eletromagnéticos.
Os aceleradores circulares fornecem muito mais energia para as partículas aceleradas. Isso se deve ao fato de que se pode acelerar dois feixes com cargas opostas ao mesmo tempo, assim as partículas ficam aprisionadas neste tubo em forma de anel, percorrendo este caminho muitas vezes até que atinja a energia máxima desejada. Com isso os feixes serão desviados e colidirão dentro de um detector.

Os aceleradores de partículas foram inventados na década de 1920 como uma ferramenta para a investigação em física. Por fora, parecem grandes túneis, e podem ter vários quilômetros de extensão. Dentro deles, partículas como protões, electrões, positrões, anti-protões e diferentes tipos de iões são acelerados.
O estudo das partículas elementares constituintes de núcleo atómico se iniciou de um pequeno acelerador desenvolvido em 1927 pelos físicos ingleses J. D. Cockcroft e E. T. S. Walton na Universidade de Cambridge, Inglaterra. Estes cientistas através do dispositivo conseguiram realizar primeira reação nuclear induzida artificialmente ganhando assim o Prémio Nobel de física de 1951.

O Large Hadron Collider ou LHC (Grande Colisionador de Hadrões) é o maior acelerador de partículas do mundo construído até hoje, e está localizado no CERN que é o Laboratório Europeu de Física de Partículas, situado perto de Genebra, Suíça. Que tem por objetivo a investigação científica pura, sem objetivos militares.

O LHC entrou em funcionamento no dia 10 de Setembro de 2008. Trata-se de um projeto grandioso em que participaram mais de 10 mil cientistas e engenheiros de 580 universidades e de cerca de 100 nacionalidades. É um anel circular, com 27 km de comprimento e cerca de 8,6 km de diâmetro, localizado a 100 metros abaixo da superfície, na fronteira da França com a Suíça.Hoje em dia existem cerca de dez mil aceleradores de partículas espalhados pelo mundo, metade dos quais são utilizados em medicina e apenas alguns em investigação fundamental.

Em medicina, os aceleradores têm duas aplicações: imagiologia (diagnóstico por imagem do corpo) e terapia com radiofármacos (tratamento a doentes cancerosos). Este aspecto torna a terapia de protões ideal para o tratamento de tumores que se situam perto de órgãos delicados, onde a precisão é vital.

Exemplos comuns de aceleradores de partículas existem nas televisões e geradores de raios-X, na produção de isótopos radioactivos, na radioterapia do câncro, na radiografia de alta potência para uso industrial e na polimerização de plásticos.