Acelerador de antimatéria promete deixar LHC no chinelo

[Furabilhas]

Acelerador de antimatéria promete deixar LHC no chinelo
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Simulação de um grupo de posítrons (antimatéria do electrão) sendo produzido e acelerado.
Imagem: Aakash A. Sahai

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Mini-acelerador de antimatéria
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Aakash Sahai, um físico do Imperial College de Londres, descobriu uma maneira de acelerar a antimatéria num espaço de centímetros, em lugar dos actuais quilómetros dos aceleradores actuais de matéria, o que promete fomentar não apenas a ciência das partículas exóticas, como também vislumbrar fenómenos de uma "nova física".
A nova técnica poderá ser usada para investigar mistérios como as propriedades do bóson de Higgs, ou a natureza das hipotéticas matéria escura e energia escura, além de fornecer testes mais sensíveis para materiais usados em aviões e chips de computador.
Os aceleradores de partículas como o LHC (Large Hadron Collider), na fronteira entre a Suíça e a França, e o LCLS (Linac Coherent Light Source), nos Estados Unidos, aceleram partículas elementares de matéria, como protões e electrões.
Estas partículas aceleradas, podem ser colocadas para colidir (como no LHC)e se quebrarem para produzirem partículas mais elementares, como o bóson de Higgs, que dá massa a todas as outras partículas.
Elas também podem ser usadas para gerar luz laser de raios X (como no LCLS), luz esta que é usada para fazer imagens de processos extremamente rápidos e pequenos, como a fotossíntese.
No entanto, para chegar às altas velocidades necessárias, os aceleradores precisam usar equipamentos com pelo menos dois quilómetros de extensão (Ex.o LHC tem 27 km de comprimento).
Por esta razão tem havido um interesse crescente na construção de mini aceleradores de partículas, que possam fazer o mesmo trabalho com um menor custo.

Feixes de antimatéria
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Agora, Sahai inventou um método de acelerar as não partículas de matéria, mas a versão de antimatéria dos electrões - os pósitrons - num sistema, que terá apenas alguns centímetros de comprimento.
A técnica de aceleração de antimatéria usa lasers e plasma (um gás de partículas carregadas) para produzir, concentrar e acelerar os pósitrons, criando um feixe concentrado de antimatéria.
Esse acelerador em escala centimétrica poderá usar os lasers já existentes para acelerar feixes de pósitrons com dezenas de milhões de partículas até à mesma faixa de energia alcançada com o acelerador LCLS, de dois quilómetros.
A colisão de feixes de electrões e de pósitrons pode ter implicações importantes para a física fundamental.
Por exemplo, essas colisões podem eventualmente criar uma taxa mais alta de bósons de Higgs do que no LHC, permitindo assim que os físicos estudem melhor as suas propriedades.
Elas também podem ser usadas para procurar novas partículas propostas por uma teoria chamada "supersimetria", que preencheria algumas lacunas no Modelo Padrão da física de partículas, mas que não puderam ainda ser detectadas no LHC até agora.
Os feixes de pósitrons também terão aplicações práticas.
Actualmente, para verificar falhas e riscos de fractura em diversos materiais como peças de aeronaves, lâminas de motores a jacto e chips de computador, são tipicamente usados raios X ou feixes de elétrons.
Os pósitrons interagem de maneira diferente com esses materiais, proporcionando outra dimensão ao processo de controlo de qualidade.
A técnica foi modelada usando as propriedades dos lasers já existentes, e agora Sahai está a formar uma equipa para testá-la em experiências reais.
Se tudo funcionar como previsto, a tecnologia poderá permitir, que muitos laboratórios de todo o mundo realizem experiências de aceleração de antimatéria.

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Esquema do acelerador de antimatéria, que terá apenas alguns centímetros de comprimento.
Imagem: Aakash A. Sahai
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Acelerador de antimatéria
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O acelerador vai exigir um tipo de sistema de laser que actualmente cobre cerca de 25 metros quadrados, mas que já está presente em muitos laboratórios de física em todo o mundo.
"As tecnologias usadas em instalações como o LHC ou o LCLS não sofreram avanços significativos desde a sua invenção na década de 1950.
Eles são caros para serem operados, e pode ser que em breve tenhamos tudo o que é possível conseguir com eles a um valor extremamente baixo.
"Uma nova geração de aceleradores de partículas semelhantes, extremamente compactos, de alta energia e baratos vão permitir investigar a nova física, e permitir, que muitos mais laboratórios ao redor do mundo se unam ao esforço.
"Com este novo método acelerador poderíamos reduzir drasticamente o tamanho e o custo da aceleração de antimatéria.
O que hoje só é possível fazer usando grandes instalações de física, a custos de dezenas de milhões de dólares, poderá ser possível efectuar, num futuro muito próximo, em laboratórios de física comuns," justificou Sahai.