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O Large Hadron Collider (LHC) está operando atualmente na energia de 6,5 TeV por feixe. Com essa energia, os trilhões de partículas circulam o túnel de 27 quilômetros do colisor 11.245 vezes por segundo. Antes de atingirem o LHC, as partículas são aceleradas em uma série de aceleradores lineares e circulares interconectados : uma vez que atingem a velocidade máxima que uma parte da cadeia do acelerador pode atingir, são lançados na próxima. Sem nenhuma outra força envolvida, as partículas se separariam e seu momento as levaria em uma linha reta. São necessários mais de 50 tipos de ímãs para enviá-los por caminhos complexos sem perder a velocidade.
Todos os ímãs do LHC são eletroímãs. Os dipolos principais geram poderosos campos magnéticos de 8,3 tesla - mais de 100.000 vezes mais poderosos que o campo magnético da Terra. Os eletroímãs usam uma corrente de 11.080 amperes para produzir o campo, e uma bobina supercondutora permite que as altas correntes fluam sem perder energia para a resistência elétrica.
Ímãs de treliça
Milhares de "ímãs de rede" no LHC dobram e reforçam a trajetória das partículas. Eles são responsáveis por manter as vigas estáveis e alinhadas com precisão.
Ímãs dipolo, uma das partes mais complexas do LHC, são usados para dobrar os caminhos das partículas. Existem 1232 dipolos principais, cada um com 15 metros de comprimento e pesando 35 toneladas. Se ímãs normais fossem usados no LHC de 27 km de comprimento, em vez de ímãs supercondutores, o acelerador teria que ter 120 quilômetros de comprimento para atingir a mesma energia. Os poderosos campos magnéticos gerados pelos imãs dipolo permitem que o feixe aguarde curvas mais apertadas.
Quando as partículas são agrupadas, é mais provável que colidam em maior número quando atingem os detectores do LHC . Quadrupolos ajudam a manter as partículas em um feixe apertado. Eles têm quatro pólos magnéticos dispostos simetricamente ao redor do tubo do feixe para comprimir o feixe vertical ou horizontalmente.
Os dipolos também são equipados com ímãs de sextupolo, octupolo e decapolo, que corrigem pequenas imperfeições no campo magnético nas extremidades dos dipolos.
Ímãs de inserção
Quando os feixes de partículas entram nos detectores, os ímãs de inserção assumem o controle. As partículas devem ser espremidas mais perto antes de entrar no detector, para que colidam com partículas vindas da direção oposta. Três quadrupolos são usados para criar um sistema chamado trigêmeo interno. Existem oito trigêmeos internos, dois dos quais estão localizados em cada um dos quatro grandes detectores de LHC, ALICE , ATLAS , CMS e LHCb . Os trigêmeos internos apertam o feixe, tornando-o 12,5 vezes mais estreito - de 0,2 milímetros a 16 micrômetros de diâmetro.
Depois que os feixes colidem no detector, imãs enormes auxiliam na medição de partículas. Por exemplo, os físicos observam como as partículas carregadas se dobram no campo magnético para determinar sua identidade. As partículas carregadas são desviadas pelo campo magnético no detector e seu momento pode ser calculado a partir da quantidade de deflexão.
Após a colisão, os feixes de partículas são separados novamente por ímãs dipolares. Outros ímãs minimizam a propagação das partículas das colisões. Quando é hora de descartar as partículas, elas são desviadas do LHC ao longo de uma linha reta em direção ao despejo do feixe. Um ímã de "diluição" reduz a intensidade do feixe em um fator de 100.000, antes que o feixe colida com um bloco de concreto e composto de grafite para sua parada final.
Os ímãs de inserção também são responsáveis pela limpeza dos feixes, o que garante que as partículas perdidas não entrem em contato com os componentes mais sensíveis do LHC.
Fonte: CERN
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Hélio R.M. Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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