ENQUANTO ISSO, NO CIENTECNO… CONTINUAMOS COM O ACELERADOR DE PARTÍCULAS!
Para começarmos a construir nosso acelerador de partículas, vamos ter que saber um pouco sobre as partículas.
Bom, nos anos de 50 e 60 foram descobertas centenas de partículas menores do que as três já conhecidas: prótons, elétron e nêutrons.
E com o tempo, os aceleradores de partículas foram ficando cada vez maiores e a tecnologia cada vez melhor, possibilitando assim, que mais e mais partículas fossem descobertas.
Muitas delas sobrevivem por menos de um bilionésimos de segundo e outras se combinam entre elas, formando partículas cada vez mais estáveis. E foi assim que surgiu a nossa “Tabela Periódica das Partículas”, ou melhor, o nosso Modelo Padrão, através dessas detecções e observações.
Nós já conhecemos as quatro forças fundamentais que são:
- Nuclear Forte que mantém o átomo unido;
- Nuclear Fraca que faz parte do decaimento radioativo;
- Eletromagnetismo que faz a interação das partículas;
- Gravidade que é a força de atração entre massa e distância (essa todo mundo sente e conhece).
E, através dessas quatro forças que tivemos conhecimento das partículas e montamos nosso Modelo Padrão. Assim sendo, a matéria é dividida em:
- Léptons : Partículas Elementares que não matem o núcleo do átomo unido (ex. elétrons e neutrinos);
- Quarks: Ao contrário dos Léptons, mantém o núcleo unido;
- Antimatéria: as antipartículas, com as mesmas características das partículas, mas com cargas opostas;
- Hádrons: Partículas compostas (ex.prótons e nêutrons);
- Bósons – partículas carregadas que dão origem a outras.
E existem também os Férmions, que são os excluídos (coitadinhos), pois não são nem matéria e nem antimatéria. Então, você deve estar se perguntando: E o que eles são exatamente? São, simplesmente, Férmions e pronto!
Agora nós conhecemos um pouquinho das nossas partículas e podemos começar a nossa construção.
Iremos construir um acelerador linear, como o linac que está situado no Laboratório de Acelerador Linear de Stanford (SLAC), na Califórnia. E como o SLAC, precisaremos de 3 km de comprimento.
Decidi fazer ele linear, pois como eles fazem a mesma coisa que os circulares, só é mais fácil para cavar em linha reta do que em círculos não é mesmo? Nesse túnel colocaremos o nosso tubo de cobre, onde os nossos elétrons acompanharão as ondas que serão criadas pelos geradores de ondas (conhecido como clístrons).
Os eletroímãs é que vão manter as partículas alinhadas num feixe estreito até atingirem o alvo. E quando esse feixe atinge o alvo, no fim do túnel, os detectores irão registrar tudo, tanto as partículas quanto a radiação que será liberada.
Então, vamos começar cavando nosso túnel e colocando os devidos equipamentos, pois ainda tem mais coisas para fazer!
Quando descobrimos, no início do século XX, que o átomo não era indivisível e que além de não ser indivisível era formado por partículas subatômicas (prótons, elétrons e nêutrons) ficaram maravilhados e pensaram: Devem existir mais coisas dentro dessas partículas, não é mesmo?
E com essa curiosidade que resolveram criar um experimento capaz de “quebrar” o átomo. E assim foi criado os Aceleradores de Partículas. Mas, como “quebravam o átomo? Muito simples, aliás, “quase muito simples”. Eles pegam uma partícula, como o elétron, por exemplo, aceleram quase a velocidade da luz e colidem ela com o átomo, descobrindo assim suas partes internas.
Nessas colisões são gerados feixes e radiações que foram detectadas e medidas, assim, através dessas informações sobre as partículas e as forças que mantinham o átomo unido e concluíram que existiam partículas muito menores, as chamadas partículas elementares.
Mas para saber como realmente funciona um Acelerador de Partículas tem duas alternativas: jogar uma TV do Empire State Building de Nova York (ele tem a altura necessária) e olhar os seus pedaços ao atingirem o chão ou, outra alternativa, construir o seu próprio acelerador. Então, se optou pela segunda opção, mãos à obra. Você vai precisar de:
- Uma fonte de partículas para que sejam aceleradas.
- Um tubo de cobre para que as partículas viajem dentro (não esqueça que todo o ar deve ser retirado, pois tem que viajar no vácuo)
- Geradores de microondas para gerar ondas onde as partículas viajaram.
- Eletroímãs, tanto convencionais como os supercondutores, para manter as partículas confinadas enquanto viajam pelo vácuo.
- Alvos (átomos), para as partículas colidirem.
- Detectores para que possam olhar os fragmentos e sua radiação lançada na colisão.
- Aparelhos para remover todo o ar e a poeira do tubo do acelerador, são os conhecidos sistemas de vácuo.
- Um sistema de resfriamento para o calor gerado pelos eletroímãs.
- Computadores para controlar e analisar os dados. (Tem que ser um computador muito bom).
- Sistema de blindagem para a proteção da radiação.
- Um circuito fechado de TV para detectar a radiação dentro do acelerador.
- Um sistema de energia elétrica para fornecer a energia necessária. (esse caso será mais difícil, pois não podemos contar com a Elektro).
- Anéis que armazenam feixes das partículas que não estão sendo utilizadas.
Bom, anotou tudo? Então pode providenciar, pois no próximo artigo começaremos a construção do nosso Acelerador de Partículas.
Sabia que você tem um acelerador de partículas dentro da sua casa? A sua TV ou monitor é um acelerador, pois contém uma coisa chamada TUBOS DE RAIOS CATÓDICOS (CRT, uma expressão inglesa cathode ray tube), que funciona colocando as partículas de elétron no catodo, acelerando-as e mudando-as de direção, usando eletroímãs no vácuo e,assim, colidindo-as com moléculas de fósforo e essa colisão aparecerá numa tela. Depois de tudo isso, é gerado um ponto de luz, ou seja, um pixel, na sua TV ou monitor. Fantástico não é?
Os grandes aceleradores de partículas funcionam da mesma forma, só diferem “um pouquinho” no tamanho e as partículas são aceleradas “um pouquinho” mais rápido, quase na velocidade da luz e as colisões geram mais partículas subatômicas (dentro do átomo) e em vários tipos de radiações nucleares, numa explosão de feixes de luz.
Essas partículas se comportam como um surfista pegando uma onda: é a onda que o empurra. Assim, dentro do acelerador, no caso das partículas, elas são aceleradas por ondas, mas ondas eletromagnéticas. Quanto mais força elas tiverem ao baterem umas ns outras(energia) nas colisões, melhor a visão da sua estrutura através dos feixes de luz gerados por elas.
Para que entendam melhor, vou utilizar outra analogia. Num jogo de bilhar, antes de começar, juntamos todas as bolas num triângulo, de maneira que possamos, ao iniciar o jogo, bater com o taco, com toda força, e espalhar as bolas.
Da mesma forma, ao aumentarmos a velocidade das partículas, estamos aumentando a energia da partícula. Velocidade é uma forma de energia. Assim como no taco de bilhar, a velocidade é usada para aumentar essa energia (força).
Existem dois tipos de aceleradores: os lineares, em que as partículas viajam por um caminho longo e reto num tubo de cobre e o circulares, em que elas viajam ao redor de um círculo até se colidirem.
Bom, esse é só o começo, mas, para entenderem um pouco melhor essa história e conhecer um pouco mais sobre colisores de partículas, como o famoso e maior colisor conhecido, construído em Genebra, Suíça, oLHC (Lader Hadron Collider), acompanhem os próximos artigos. É interessantíssimo!
Se for convidado a dar uma voltinha numa nave espacial, nunca esqueça de levar uma balança, aquela que sua mãe tem no banheiro para se pesar constantemente. Ela poderá lhe dar boas notícias.
Dentro de uma espaçonave, no espaço sideral, ao subir na balança, você vai verificar que seu peso é zero. Zero? Como assim? Então, você não existe?
Calma! Você ainda existirá, pois sua massa continuará lá: você poderá se tocar e verificar que ainda continua lá. E que sua massa não alterou: se for gordo, continuará gordo e se for magro, continuará magro, nem mais e nem menos.
Mas a balança está mentindo? Não.
Por quê?
Expliquemos: isso acontece pelo simples fato de não haver nenhuma força ou aceleração puxando você, nem para baixo, nem para cima.Você não tem peso, está flutuando. Mas, se o seu amiguinho verde o levar para conhecer o seu planeta, cuja gravidade é três vezes menor que a Terra, será que você seria mais magro?
Não, pois sua massa continuaria lá. O seu peso é que seria menor. Afinal, a força que puxa você para baixo, ou melhor, a aceleração da gravidade do planeta será menor. Nesse caso, o seu peso muda, mas a sua massa não se altera.
Deu pra entender a diferença entre peso e massa?
Assim, quando estiver numa farmácia e for se pesar, na realidade está se “massando”, pois a massa é dada em quilos, ou seja, o valor do seu peso é sua massa multiplicada pela aceleração da gravidade da Terra.
“Matematicando”: P=m.a.
E então: você já se “massou” hoje?
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