Acelerador de partículas

Doutorado em Física (UFJF, 2019)
Mestrado em Física (UFJF, 2015)
Graduado em Bacharelado em Física (UFJF, 2015)
Graduado em Licenciatura em Física (UFJF, 2013)

Certamente você já ouviu que na natureza nada se cria nada se perde, tudo se transforma. Essa frase foi o início de um dos princípios mais fundamentais existentes na natureza. O princípio da conservação de energia se aplica não só em física, mas em todas as áreas das ciências naturais.

Resumidamente o princípio da conservação de energia diz que, em um processo físico qualquer, a quantidade de energia no estado inicial do processo é sempre igual a quantidade de energia no estado final do mesmo. Em outras palavras, isso quer dizer que a energia é uma grandeza física que se mantém constante durante todo o processo.

Radiação e ondas eletromagnéticas

Radiação é um fenômeno físico caracterizado pela emissão e propagação de energia. Uma onda é um tipo específico de movimento que transporta apenas energia, logo a radiação é propagada por meio de ondas. Mais especificamente, ondas eletromagnéticas ou partículas em movimento acelerado. Esse fenômeno tem ocorrência em qualquer meio material, até mesmo no vácuo, uma vez que as ondas eletromagnéticas não necessitam de um meio material para se propagar.

A descoberta de novas partículas

A constituição da matéria já era uma pergunta a ser respondida desde os tempos da Grécia antiga com os grandes filósofos e pensadores da época. O termo matéria era entendido como sendo tudo que apresentava massa e ocupava lugar no espaço. Então, mesmo que de forma filosófica e abstrata, já havia uma ideia de que a matéria era constituída por pequenas partes que foram denominados átomos.

A palavra átomo tem origem grega e quer dizer indivisível. Naquele tempo acreditava-se que o átomo era a menor parte que constituía a matéria. Em outras palavras, a matéria poderia ser dividida inúmeras vezes até sua menor parte, denominada átomo, que seria indivisível.

Durante muitos anos essa ideia foi aceita como uma verdade absoluta. Com o passar do tempo e com a evolução da ciência foram desenvolvidos vários modelos de átomos que contribuíram cada vez mais para a descoberta de novas partículas subatômicas como o elétron, o próton, nêutron, neutrinos e etc.

Aceleradores de partículas

Com a descoberta de novas partículas foram criados vários meios para a investigação da matéria e o melhor entendimento sobre sua formação. Um desses meios são os denominados aceleradores de partículas. Um acelerador de partícula é um equipamento formado por grandes túneis e por poderosos eletroímãs. Como o próprio nome já diz, nos aceleradores de partículas são criados diferentes tipos de ondas eletromagnéticas através da aceleração de partículas como próton, elétron, nêutron e etc. Essa partículas atingem velocidades muito próxima da luz e depois colidem com obstáculos ou com outras partículas aceleradas. Como a velocidades atingidas pelas partículas são muito elevadas, ao se chocarem, liberam uma alta quantidade de energia e permitem a observação de novas partículas antes desconhecidas, com por exemplo os quarks que são partículas que constituem os prótons e nêutrons e os pósitrons que são conhecidos como antimatéria do elétron. Essa colisão mantém sempre válido o princípio da conservação de energia.

A importância dos aceleradores de partículas

Trecho do acelerador de partículas LHC - Large Hadron Collider. Foto: Maximilien Brice / CERN

Todos esses mecanismos desenvolvidos pelo homem e a detecção de novas partículas apresentam como motivação o melhor entendimento da matéria e da composição do universo. Consequentemente isso pode levar a melhor compreensão da origem de tudo que existe, além disso pode ocasionar no desenvolvimento de novas tecnologias altamente avançadas utilizadas para melhor servir a humanidade como por exemplo o diagnóstico por imagem. Outro exemplo seria o aumento das possibilidades de observação dos fenômenos relativísticos previstos pela teoria de Einstein. Os fenômenos relativísticos só podem ser observados quando no processo as partículas atingem velocidades bem próximas da luz. Atualmente existem vários tipos de aceleradores de partículas, cada um com sua função bem determinada de acordo com o que está sendo estudado, como por exemplo o LHC. Resumidamente o LHC é o acelerador de partícula que permite a criação de situações semelhantes ocorridas no estágio inicial do universo. Essas situações permitiram, por exemplo, a detecção do famoso bóson de Higgs.

Sirius, acelerador de partículas moderno construído em Campinas-SP. Foto: Erich Sacco / Shutterstock.com

Referências:

BONJORNO, José Roberto; BONJORNO, Regina Azenha; BONJORNO, Valter; CLINTON, Márcico Ramos. Física História & Cotidiano. São Paulo: Editora FTD, 2004, volume único.

HEWITT, Paul G. Física Conceitual. Porto Alegre: Editora: Bookman, 2011, 11ª. ed. v. único.

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