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A dificuldade em imaginar que cerca de 200 anos atrás não se sabia nada sobre átomos, pois a Teoria Atômica de Dalton se iniciou no século XIX e que a descoberta da existência do elétron foi feita há apenas cem anos, nos intriga, pois estamos hoje tão envolvidos em materiais artificiais provenientes da tecnologia que se baseia em átomos e elétrons que pensar em viver sem tais materiais é inadmissível.
As descobertas de novas partículas feitas a partir do século XX e a ideia de que seriam partículas elementares ocorreram por volta de 1950, com um novo ramo da Física denominado Modelo Padrão.
Para que tais partículas e seu interior fossem estudados era necessário que os pesquisadores criassem, de forma artificial, condições para que essas partículas pudessem se apresentar com um alto nível de energia, e para que isso ocorresse os cientistas desenvolveram aceleradores potentes, capazes de identificar essa manifestação.
O acelerador de partículas produz feixes de átomos, elétrons, moléculas e outros tipos de partículas, tais como antiprótons e pósitrons ou mésons.
Esse aparelho aumenta a velocidade de uma partícula carregada por campos eletromagnéticos, geralmente superiores a 1/1000 da velocidade da luz c, que é lançada contra um ponto específico, nele existem detectores que registram o fato.
Para que essas velocidades sejam atingidas, quase na velocidade da luz, as partículas sofrem a ação de forças eletromagnéticas.
E por que criar aceleradores de partículas?
A fim de conhecê-las melhor após essa “mutação”, ou seja, colidindo-as em altas velocidades com outras partículas (átomos, fótons, elétrons, moléculas etc.) ou com sólidos. Outra razão seria também o estudo dos alvos atingidos por essa aceleração, podendo, por exemplo, obter a composição química de alguns objetos sólidos.
É importante ressaltar que grande parte das informações atuais sobre os átomos e sobre as moléculas são provenientes de tais colisões, feitas de forma controlada.
Os aceleradores também são fundamentais no tubo da televisão, onde são formadas as imagens; em microcircuitos do computador, acelerando íons a dezenas de milhares de eV e os jogando contra uma pastilha de silício; esses são chamados de aceleradores implantadores, sem os quais não existiria eletrônica moderna e computadores.
Existem também outros tipos de aceleradores, como:
• “Tandems” – onde íons negativos são acelerados por um potencial elétrico positivo até um alvo sólido ou gasoso, perdendo elétrons e se transformando em íons positivos, sendo novamente acelerados.
• Van de Graaff – uma esfera é carregada eletricamente até alguns MV e dentro dela há fonte de íons que são acelerados.
• Lineares – partículas com cargas aceleradas em linha reta por um campo elétrico constante ou por meio de campos elétricos com frequência de rádio.
• Cíclotron – o íon descreve semicírculos sob a ação de um campo magnético, onde esses semicírculos são acelerados por um campo elétrico, passando várias vezes na mesma região, tornando o potencial elétrico pequeno em uma grande energia final.
• Eletrostático – um elétron ou íon é acelerado por um gerador externo.
Pensado para reproduzir a teoria do Big Bang, proposta pelo físico belga Georges Lamaître em 1927, cientistas atuais, baseados nas teorias da Física Moderna, desenvolveram no complexo de aceleradores da Organização Europeia de Pesquisa Nuclear o mais poderoso acelerador de partículas construído até hoje, que está localizado a, aproximadamente, 100 metros de profundidade, na fronteira entre França e Suíça.
Ele tem como objetivo fazer com que feixes colidam uns com os outros, registrando em seguida os resultados da colisão.
Em 30 de março de 2010, o grande Colisor de Hádrons, como é conhecido o grande acelerador de partículas, bateu seu mais novo recorde, produziu a colisão de dois feixes de prótons a 7 tetraelétron volts, criando uma explosão chamada pelos cientistas de miniatura do “Big Bang”.
Por Talita A. Anjos
Graduada em Física
Equipe Brasil Escola