Onde eles conseguem as partículas para aceleradores?

Em seguida, o físico leva a partícula para beber (ninguém quer ficar preso com uma partícula indesejada por um jantar inteiro). Se tudo correr bem, o físico pergunta à partícula se ela está interessada em um processo de aceleração. E foi assim que o bóson de Higgs foi feito!

Se apenas. Ao contrário de seus primos em ciência, os biólogos (que podem navegar em todas as ordens de roedores, lombrigas e afins em sites para facilitar as compras em massa), os físicos precisam criar seus próprios sujeitos de teste. Acontece que pegar uma partícula para colisões de alta velocidade não é tão fácil quanto apenas colocar as mãos em concha e soprar algumas partículas subatômicas no Grande Colisor de Hádrons como tantos flocos de neve invisíveis.

Antes de entrarmos no que estamos realmente colocando em um acelerador de partículas, talvez seja sábio dar um pouco de fundo sobre o que diabos pretendemos fazer com nossas partículas assim que as tivermos. O que são aceleradores, e por que não podemos lançar algo um pouco mais substancial do que uma partícula, afinal?

O acelerador de partículas mais conhecido é provavelmente o Large Hadron Collider, um gigante circular de 27 quilômetros no subsolo. Localizado na Suíça, o LHC é administrado pela Organização Europeia para Pesquisa Nuclear, ou CERN . (Confie em nós - a sigla fazia sentido para o título original em francês.) O LHC se tornou o Grande Acelerador no Campus em 2012, quando colisões de partículas no CERN revelaram evidências do bóson de Higgs. A descoberta do Higgs permitiu que os físicos confirmassem com mais confiança a existência do campo de Higgs, o que nos deu algumas respostas sobre como a matéria no universo adquiriu massa.

Mas se o LHC é a Beyoncé do mundo dos aceleradores, existem alguns jogadores de estúdio felizes também. Na verdade, existem cerca de 30.000 outros aceleradores zunindo ao redor do mundo, e são esses Joes que trabalham que devemos agradecer por todos os tipos de invenções práticas [fonte: Dotson ]. Considere a fralda.

Isso mesmo, o amigo de qualquer pai atormentado é a fralda descartável. Os cientistas que queriam estudar os polímeros superabsorventes usados ​​em descartáveis ​​estavam tendo problemas para estudá-los molhados, então – ta-da! -- eles os colocam em microscopia de raios X (que usa aceleração de partículas) [fonte: Clements ]. Ser capaz de identificar e estudar a estrutura dessas cadeias moleculares os levou a mexer na fórmula e manter nossas fraldas modernas tão secas quanto a própria explicação da aceleração das partículas.

Os aceleradores também encontram seu caminho em ambientes médicos, como o tratamento do câncer. Aceleradores lineares (onde as partículas colidem com um alvo depois de viajar em linha reta) enviam elétrons para colidir com um alvo metálico, o que resulta em raios-X precisos e de alta energia que irradiam tumores [fonte: RadiologyInfo.org ]. Então, agora que sabemos um pouco sobre para que servem os aceleradores, vamos falar sobre o que estamos alimentando.

Como dissemos antes, os cientistas de uma instalação como o CERN são encarregados (ha!) de produzir as próprias partículas - o que parece um pouco como pedir a um contador que construa uma calculadora para completar os impostos de um cliente. Mas os físicos de partículas são uma raça à parte; não é incômodo para eles. Tudo o que eles precisam fazer é começar com hidrogênio, retirar elétrons usando um duoplasmatron e terminar com prótons. Qualquer que seja. Nada demais.

E é aqui que descobrimos que a parte mais simples da aceleração de partículas – obter as malditas partículas – ainda parece terrivelmente intimidante para quem não recebe um cartão de férias de Stephen Hawking . Mas realmente não é tão assustador quanto parece. Por um lado, o hidrogênio é apenas um gás que é alimentado na primeira etapa do acelerador de partículas – o duoplasmatron . Pode parecer algo saído do "Mystery Science Theatre 3000", mas um duoplasmatron é bastante simples. Os átomos de hidrogênio têm um elétron e um próton; dentro do duoplasmatron, os átomos de hidrogênio são despojados de seus elétrons usando um campo elétrico [fonte: CERN]. O que resta é um plasma de prótons, elétrons e íons moleculares que passa por mais grades de extração, de modo que apenas um feixe de prótons permanece [fonte: O'Luanaigh , CERN ].

O LHC não usa apenas prótons para um dia de trabalho. Os físicos do CERN também têm a divertida tarefa de colidir íons de chumbo para estudar o plasma de quarks-glúons, que é apenas um pouco do que o universo muito, muito primitivo estava nadando [fonte: CERN ]. Ao esmagar íons de metais pesados ​​(o ouro também funciona), os cientistas podem formar o plasma quark-glúon por um momento.

Mas agora você é muito sofisticado para acreditar que íons de chumbo aparecem magicamente em aceleradores de partículas. Então é assim que acontece: o físico do CERN encarregado de coletar íons de chumbo realmente começa com chumbo sólido, chumbo-208, um isótopo específico do elemento. O chumbo sólido é aquecido a um vapor -- cerca de 1472 graus F (800 C) [fonte: O'Luanaigh ]. O vapor de chumbo é então eletrocutado por uma corrente elétrica que ioniza a amostra para criar plasma. Os íons recém-criados (átomos com uma carga elétrica líquida que ganharam ou perderam elétrons) são então levados para um acelerador linear que lhes dá um pouco de sprint e faz com que percam ainda mais elétrons [fonte: Yurkewicz]. Depois de serem acumulados e acelerados mais uma vez, os íons de chumbo estão prontos para a mesma viagem que os prótons e podem atravessar o Grande Colisor de Hádrons sem se preocupar com o mundo.

Então aí está. As partículas para os grandes aceleradores de partículas não são compradas no mercado negro, mas criadas internamente.

Nota do autor: Onde eles obtêm as partículas para aceleradores de partículas?

Talvez este artigo tenha deixado você com mais uma pergunta incômoda: qualquer coisa além de uma partícula pode passar por um acelerador? Ao que os cientistas do Fermi National Accelerator Laboratory disseram: "Claro. Que tal um furão?"

Não ligue para a PETA ainda. Primeiro, eles não estavam acelerando Felicia, a doninha, perto da velocidade da luz. (Sim, ela tinha um nome. Vamos lá, não é uma fazenda.) Em vez disso, eles a estavam usando como empregada. Os furões são conhecidos por cavar e avançar lentamente em espaços apertados. Felicia tinha um pano de solução de limpeza amarrado ao colarinho por cientistas, que a deixaram passar pelos canos estreitos antes de serem conectados durante a construção [fonte: Gustafson ]. (Eles finalmente conseguiram um robô para limpar o acelerador.)

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