As primeiras cavidades SRF do acelerador supercondutor
no Fermilab
impulsionaram seus primeiros elétrons.
Os mais novos aceleradores de partículas e
os do futuro serão construídos com cavidades supercondutoras de
rádio-freqüência (SRF), e instituições de todo o mundo estão trabalhando duro
para desenvolver esta tecnologia. O teste do acelerador supercondutor do Fermilab
foi construído para tirar proveito da pesquisa e desenvolvimento do acelerador com
tecnologia SRF. Depois de sete anos de planejamento e construção por cientistas
e engenheiros, o acelerador emitiu o seu primeiro feixe.
O acelerador de teste supercondutor do Fermilab
é um acelerador linear com três componentes principais: uma fotoinjetor que
inclui um canhão de RF acoplado a um sistema de laser ultravioleta, vários criomódulos
e um feixe de luz. Feixes de elétrons são produzidos quando impulso ultravioleta
gerado pelo laser atinge um cátodo localizado na placa traseira do canhão.
Aceleração continua através de duas cavidades no interior dos criomódulos SRF.
Depois de sair dos criomódulos, os feixes viajam abaixo de um feixe de luz,
onde os pesquisadores podem avaliá-los.
Cada metro de comprimento da cavidade consiste
em nove células feitas de nióbio de alta pureza. De modo a torná-las
supercondutoras, as cavidades são mergulhadas em um vaso cheio de hélio líquido
a temperaturas próximas do zero absoluto.
Os pulsos através destas cavidades criam
um campo elétrico oscilante que percorre as células. Se as partículas
carregadas estiverem em fase com as ondas oscilantes, elas são empurradas para frente
e impulsionadas para baixo do acelerador.
A principal vantagem da utilização de
supercondutores é a ausência de resistência elétrica que permite toda a energia
que passa através das cavidades seja utilizada para acelerar as partículas, criando
aceleradores mais eficientes.
“É mais retorno para os investimentos”, disse Elvin
Harms, um dos líderes do esforço do comissionamento.
O teste do acelerador supercondutor
produziu elétrons pela primeira vez em junho de 2013. Na execução atual, os
elétrons estão sendo arremessados por um criomódulo de cavidade única, com um
segundo modelo melhorado a ser instalado nos próximos meses. Os planos futuros pretendem
acelerar o feixe de elétrons através de um criomódulo de oito cavidades, CM2,
que foi o primeiro a alcançar as especificações propostas do Internacional
Linear Collider (ILC).
O Fermilab
é uma das poucas facilidades que oferece espaço para pesquisa avançada e
desenvolvimento de acelerador. Esses experimentos vão ajudar a definir o
cenário para futuros aceleradores supercondutores, como o Linac Coherent Light Source II, dos quais o Fermilab
é um dos vários laboratórios parceiros.
“O LINAC é semelhante a outros aceleradores que existem, mas a
capacidade de usar esse tipo de instalação para realizar experimentos
científicos e treinar os alunos, é única”,
disse Philippe Piot, físico do Fermilab
e professor da Northern Illinois
University, líder de um dos primeiros experimentos de teste no acelerador.
Uma equipe do Fermilab
foi designada e está começando a construir o anel Integrable Optics Test Accelerator, um anel
de armazenamento que será anexado ao acelerador de teste supercondutor nos próximos
anos.
“Isso consolida o fato de que o Fermilab
tem construído a infra-estrutura para dominar a
tecnologia SRF”, disse Harms.
“Essa é a joia da
coroa: dizer que podemos construir os componentes, colocá-los juntos, e agora
podemos acelerar um feixe”.
Nenhum comentário:
Postar um comentário
Seu comentário será avaliado e só será exibido após aprovação.