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Acelerador de partículas: como funciona?

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O acelerador de partículas pode parecer algum um tanto futuristas, mas existem décadas em seu estudo. Logo no século 20, foram descobertas diversas novas partículas, e a ideia sobre quais seriam as partículas elementares, que são constituintes básicas da matéria, que não são formadas por qualquer outra partícula mudou e muito.

A física de partículas surgiu em 1950, como um novo segmento da física e com esse novo segmento surgiu um novo modelo de explicação para essa nova quantidade de partículas e suas interações, o modelo padrão.

Para o estudo dessas partículas e da matéria do seu interior, pesquisadores precisaram então criar de forma artificial condições onde as partículas de manifestaram com altas ondas de energia. Para conseguir isso, criaram-se aceleradores com alto potencial, sendo capazes de detectar antipartículas.

O que é um acelerador de partículas?

Um acelerador de partículas é uma máquina que destrói os componentes mais ínfimos da matéria, como partículas elementares do átomo. Através de campos magnéticos, o acelerador de partículas acelera os feixes dessas partículas, em uma velocidade próxima à velocidade da luz.

Quando um feixe colide com o outros, eles se estilhaçam em pedaços ainda menores e o choque dessas partículas é detectado, permitindo então que pesquisadores estudem o que tem dentro dessas partículas.

Como funcionam esses aceleradores de partículas?

A função do acelerador de partículas é provocar o aumento de velocidade em uma partícula carregada através de campos eletromagnéticos, e essa partícula costuma ser atirada contra um determinado ponto, onde os detectores costumam registrar o acontecido.

Nesse momento, dois conceitos da física estão presentes, o aumento da velocidade da partícula carregada, sua aceleração que ocorre por causa da presença de um campo elétrico, sendo que a mudança na trajetória, quando curvada, acaba trazendo o resultado de um campo magnético.

Um bom exemplo de acelerador de partículas é a televisão, que libera os elétrons acelerados através de um campo elétrico e colimado por um campo magnético, atingindo a tela e formando assim a imagem assistida.

Os aceleradores de partículas têm como princípio de funcionamento uma fonte de ions, que costuma ser obtida ionizando os átomos de hidrogênio, constituídos por um próton em seu núcleo, junto com um nêutron e um elétron, orbitando ao redor.

Para obter uma fonte de íons, pode-se utilizar:

  • Elétrons – Através do aquecimento de um metal ou através de uma descarga elétrica, permitindo que a energia de ligação, entre o próton e o elétron, seja vencida, resultando na separação dos elétrons. Assim como no exemplo da televisão, onde os elétrons são liberados a partir do aquecimento de um filamento, também no conhecido tubo de raios catódicos, com isso conseguindo diversos elétrons separados, que podem ser direcionados pela ação de campos elétricos e magnéticos, resultando em feixes de partículas.
  • Prótons – Podem ser obtidos através da ionização do hidrogênio, no mesmo processo citado antes. Isso porque, caso o elétron seja separado do hidrogênio, resta apenas o próton, também separado.
  • Antipartículas – São obtidas quando as partículas com altas energias colidem com um alvo. Nessa colisão são criados pares de partículas e antipartículas através da troca de fotos ou glúons. Partes que são separadas com a utilização dos campos magnéticos.

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