A maioria das pessoas está familiarizada com ímãs,
mas podem não saber que estes são parte integrante de quase todos os modernos
aceleradores de partículas. Esses ímãs não são o mesmo que você põe na
geladeira. Embora tenham um polo norte e sul, assim como seus ímãs fazem, ímãs
de acelerador exigem um pouco de engenharia.
Quando uma partícula
carregada eletricamente, como um próton, se move através de um campo magnético
constante, descreve um percurso circular. O tamanho do círculo depende da força
dos magnetos e da energia do feixe. Aumentar a energia, o anel se torna maior;
aumentar a força dos ímãs, o anel fica menor.
O Large
Hadron Collider é um acelerador, uma palavra crucial que nos lembra que
podemos usá-lo para aumentar a energia das partículas do feixe. Se a força dos ímãs
permanecer a mesma, então quando aumentarmos a energia do feixe, o tamanho do
anel terá que aumentar. Uma vez que o tamanho do anel permanece necessariamente
o mesmo, é preciso aumentar a força dos ímãs quando a energia do feixe é
aumentada. Por essa razão, os aceleradores de partículas usam um tipo especial
de ímã.
Quando uma corrente
elétrica passa através de um fio, ela cria um campo magnético; a intensidade do
campo magnético é proporcional à quantidade de corrente elétrica. Ímãs criados
dessa forma são chamados de eletroímãs. Ao controlar a quantidade de corrente,
podemos fazer eletroímãs de qualquer força que queremos. Podemos até mesmo
inverter a polaridade do ímã, invertendo a direção da corrente.
Dada a ligação entre
corrente elétrica e campo magnético, é claro que precisamos de grandes
correntes em nossos ímãs aceleradores. Para conseguir isso, usamos os supercondutores,
materiais que perdem sua resistência à corrente elétrica quando são arrefecidos
o suficiente. E ‘resfriar’ é um eufemismo. Em 1,9 Kelvin, os centros dos ímãs
do LHC são um
dos lugares mais frios do universo – mais frio do que a temperatura do espaço
entre as galáxias.
Dado o papel central dos
ímãs em aceleradores modernos, os cientistas e engenheiros do Fermilab
e CERN
estão constantemente trabalhando para torná-los ainda mais fortes. Embora os
principais ímãs do LHC gerem
um campo magnético cerca de 800.000 vezes o da Terra, aceleradores futuros
exigirão ainda mais. A tecnologia de eletroímãs é uma parte vibrante e crucial
de futuros dos laboratórios.
Fonte: http://www.symmetrymagazine.org/article/january-2015/superconducting-electromagnets-of-the-lhc
