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Sincofasotron

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Nos atuais aceleradores potentes - sincrofasotrons - utiliza-se o princípio de fazer passar muitas vezes partículas carregadas ( a maior parte das vezes, prótons) por trajetos de aceleração, nos quais é concentrado um intenso campo magnético.

O movimento segundo a trajetória, que se considera aproximadamente uma circunferência, é mantido por um campo magnético. O campo magnético altera a direção da velocidade das partículas, sem alterar a sua energia.

 

Ilustração

O sincrofasotron tem a forma de um anel de grandes dimensões. As partículas movem-se numa câmara de vácuo, colocada dentro de um sistema de eletroímãs. A trajetória de cada partícula é composta de pequenos trechos retilíneos e de arcos de circunferência ( fig. 1) . Parte dos trechos retilíneos utilizam-se para colocação dos eléctrodos entre os quais se forma um campo elétrico que provoca a aceleração. Nos outros trechos retilíneos colocam-se instrumentos destinados a introduzir no acelerador partículas carregadas e a fazer sair dele raios de partículas, aceleradas até atingirem velocidades relativistas.

 

Visto que cada passagem das partículas, por exemplo, dos prótons, através do trecho de aceleração aumenta a velocidade das mesmas (e, consequentemente, a sua massa), o campo magnético, que encurva a trajetória das partículas, não deve manter-se constante. Para a manutenção do raio de curvatura da trajetória o campo magnético deve tornar-se mais intenso, à medida que as partículas são aceleradas. Simultaneamente (sincronizadamente), com a variação do campo magnético, deve alterar-se de modo rigorosamente determinado o campo elétrico variável nos trechos de aceleração. Para que o próton, movendo-se com velocidade cada vez maior, se aproxime do trecho de aceleração no momento em que o campo elétrico tem a direção da sua velocidade, a frequência da variação do campo elétrico também deve aumentar com a aceleração. A concordância necessária entre o aumento do campo magnético e o aumento da frequência calcula-se com o auxílio da dinâmica relativista. O sincrofasotron é um instrumento relativista. Na Rússia o primeiro instrumento deste tipo, com 10 mil milhões de elétron-volt2) foi construído na cidade de Dubna no Instituto de Pesquisas Nucleares.

Atualmente o maior acelerador da Rússia é um sincrofasotron construído perto da cidade de Sérpukhov. A massa total dos seus ímãs é de 20 000 t. Ao completarem cada volta (cerca de 1,5 km) , os prótons acelerados atravessam uma diferença de potencial total de 350 000 V e adquirem uma energia correspondente a 350 000 eV. Durante o ciclo completo, os prótons acelerados adquirem uma energia superior a 70 mil milhões de elétron-volt.