Caros Leitores;
Illustration by Sandbox Studio, Chicago with Steve Shanabruch
Para construir o experimento de neutrinos DUNE e sua atualização de acelerador associada, os especialistas inventam maneiras personalizadas de transportar componentes frágeis, caros e altamente especializados.
Em um dia do final de setembro, no prédio alto do Laboratório de Daresbury, no Reino Unido, Jeremiah Holzbauer se deparou com um problema: galões de água de uma chuva durante a noite haviam se acumulado inesperadamente nos bolsões de elevação de um bloco de concreto de 14 toneladas. ele era responsável por ir de Chicago a Daresbury e voltar. Aparentemente, as duas lonas sobrepostas usadas para cobrir a estrutura de transporte personalizada do bloco eram uma defesa insuficiente contra os elementos.
A equipe do Daresbury Lab teve um dia para desmontar a estrutura, examinar sua condição e a condição de sua carga de concreto, depois remontar tudo e enviá-lo de volta para Chicago. Se a chuva tivesse penetrado durante a primeira etapa da viagem, Holzbauer queria ver se isso aconteceria novamente durante o retorno - mas primeiro ele tinha que tirar a água da chuva. Ele não tinha nada em mãos para resgatar o bloco além de um pequeno copo. Então foi isso que ele usou.
Felizmente, e ironicamente, Holzbauer e sua equipe estavam no meio de uma corrida "seca", um teste do sistema de transporte que eles usarão para transportar criomódulos maciços, mas delicados, do Laboratório de Daresbury para o Fermi National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia dos EUA em um subúrbio de Chicago, nos Estados Unidos. Lá eles serão usados em um novo acelerador de partículas que alimentará um enorme experimento de neutrinos.
O bloco de concreto tinha as dimensões, peso e pontos de montagem de um criomódulo real; cada um tem 10 metros de comprimento e pesa 27.500 libras, ou 12.500 quilos. A equipe estava transportando-o para ver como a estrutura que eles construíram protegeria sua carga de choques, solavancos... e do clima.
Os testes de transporte são apenas uma parte da logística necessária para grandes experimentos internacionais de física de partículas.
Ilustração por Sandbox Studio, Chicago com Steve Shanabruch
Os criomódulos serão usados para construir um novo acelerador de partículas de 215 metros de comprimento no Fermilab como parte do projeto Proton Improvement Plan II, ou PIP-II. Dois tipos diferentes de criomódulos serão fornecidos pelos parceiros do PIP-II no Reino Unido e na França.
O PIP-II é o primeiro acelerador de partículas a ser construído nos EUA com contribuições em espécie significativas de parceirosinternacionais. Instituições da França, Índia, Itália e Polônia também estão fornecendo componentes, incluindo cavidades supercondutoras, eletroímãs, fontes de energia de radiofrequência e componentes de criomódulos. Além disso, todas as instituições parceiras contribuem com expertise em design, tecnologia e transporte para o PIP-II.
“Isso é o maior possível”, diz Holzbauer, gerente de transporte PIP-II do Fermilab. “Esta é uma ordem de magnitude mais complicada do que a maioria dos outros projetos, logisticamente, porque você está enviando entre a Índia, a UE e o Reino Unido. Os transportes são mais longos, há muito mais etapas de movimentação, as alfândegas são muito mais intensivas e a diversidade de equipamentos é bastante significativa”.
Holzbauer não esperava passar por um exercício de deslocamento de água durante o teste de transporte. Mas ele saberá se proteger quando coordenar a mudança real: ele está substituindo a lona dupla por uma única capa feita sob medida.
Holzbauer cuida do lado da engenharia do transporte, enquanto a logística do dia-a-dia é coordenada pelo gerente de logística da PIP-II no Fermilab, Brian Niesman.
Niesman supervisiona todas as peças PIP-II que entram e saem do laboratório. A maioria dos componentes concluídos chegará ao Fermilab entre 2024 e 2028, mas – conforme exibido pela estrutura de transporte do criomódulo – a equipe do PIP-II já está se preparando realizando testes de transporte para alguns dos componentes maiores e mais incomuns.
Destino: Dakota do Sul
O feixe de partículas ativado pelo PIP-II será enviado 800 milhas através da Terra para o Deep Underground Neutrino Experiment, ou DUNE, que compreenderá um enorme detector de 1,5 km de profundidade no Sanford Underground Research Facility, ou SURF, em Dakota do Sul. O DUNE será o experimento de neutrinos mais abrangente do mundo quando começar a operar em 2028. Os cientistas do DUNE usarão dados de colisões de neutrinos para tentar descobrir por que o Universo é dominado por matéria, entre outros objetivos científicos.
O experimento em si é um esforço ainda mais internacional: mais de 1.400 cientistas e engenheiros em mais de 35 países fazem parte da colaboração DUNE.
A colaboração DUNE compreende mais de 10 consórcios que são responsáveis pela produção de componentes e sistemas específicos para o detector, como detectores de fótons. A instituição líder de cada consórcio é responsável pela logística dessas parcerias. A gerente de logística da LBNF/DUNE-US, Ladia Jakubec, é responsável pelo planejamento da movimentação de todos os componentes assim que as remessas chegam a Dakota do Sul. Ele garante que cada consórcio tenha as informações corretas para gerenciar sua cadeia logística.
A experiência de Jakubec em remessas comerciais ajudou a prepará-lo para sua posição atual, mas ele diz que trabalhar para reunir os componentes para um experimento científico único é uma experiência singular. Enquanto as remessas de produtos para grandes varejistas eram normalmente embaladas em contêineres de carga padrão que podiam ser empilhados e movidos com facilidade, os componentes DUNE têm tamanhos e formatos únicos que não podem ser colocados em contêineres convencionais.
“Com um projeto científico, essas [peças] são todas pontuais”, diz ele. “Você tem que desenvolver a cadeia logística de custódia daquela peça específica e depois executá-la.”
Jakubec e outros colaboradores do DUNE recentemente tentaram isso com sucesso para os conjuntos de plano de anodo do DUNE, ou APAs. Os maiores, mais caros e mais frágeis componentes do Far Detector da DUNE, os APAs são monólitos de aço de 6 por 2,3 metros envoltos em uma malha de 15 milhas de fios de cobre-berílio da espessura de um fio de cabelo. Eles serão responsáveis por coletar os dados das colisões de neutrinos.
Assim como os criomódulos, os APAs para o detector serão produzidos no Daresbury Lab. Assim, a equipe DUNE teve que descobrir como levar os APAs do Reino Unido para Dakota do Sul com segurança, eficiência e dentro do orçamento.
Olga Beltramello, engenheira mecânica do CERN e chefe do escritório de conformidade da DUNE, liderou o projeto de uma estrutura para transportar dois APAs por vez. Especialista em dinâmica, Beltramello calculou todas as diferentes maneiras pelas quais a estrutura poderia ser batida ou chacoalhada em trens, cargueiros e caminhões, nas estradas europeias e americanas.
Beltramello tem formação em engenharia aeroespacial. Ela trabalhou anteriormente na Agência Espacial Européia, onde projetou satélites para suportar as vibrações e várias cargas pesadas durante a fase de lançamento. Ela diz que a experiência ajudou a prepará-la para sua tarefa atual. “É verdade que é como se estivéssemos transportando um satélite; é o mesmo tipo de fragilidade”, diz ela.
Beltramello e seus colegas do Fermilab, SURF, CERN e da Universidade de Manchester testaram recentemente a estrutura e o sistema de transporte da APA em uma remessa experimental de dois protótipos. Semelhante à remessa de teste PIP-II, os APAs precisavam ficar entre o Daresbury Lab e o Fermilab. Para começar, a equipe de transporte do DUNE despachou o par do Daresbury Lab para o CERN, onde os instalou no protótipo de Beltramello equipado com amortecedores e sensores. A equipe então enviou os APAs de trem para Liverpool, Reino Unido, de navio para Baltimore, EUA, e de caminhão coberto para o Fermilab e depois para o SURF.
O teste validou o sistema de transporte, mas também expôs os desafios que Beltramello, Jakubec e outros devem enfrentar. Por exemplo, no porto de Baltimore, eles tiveram dificuldade em controlar a transferência de carga do navio de transporte para um reboque de trator. A carga chegou em boas condições, mas os sensores da equipe registraram forças excessivas durante a movimentação no porto, que devem ser tratadas para futuros embarques.
Ainda este ano, a equipe DUNE começará a enviar APAs reais. Do Daresbury Lab ao SURF, a viagem deve levar de três a quatro semanas, incluindo 10 dias no mar. Até 2027, eles enviarão 150 APAs para Dakota do Sul em 35 transportes.
Haverá ainda mais desafios logísticos assim que o detector for construído: será necessário muito planejamento e coordenação para levar as vastas quantidades de argônio líquido necessárias para o experimento até os detectores subterrâneos.
Mas a equipe já está trabalhando nessa logística.
Holzbauer está em um painel do Fermilab, onde documenta cuidadosamente as lições aprendidas para o benefício de pessoas que gerenciam projetos semelhantes. Ele já usou sua experiência com o criomodule frame para assessorar Beltramello no sistema de transporte APA.
“Acho que esse é o modelo para esses projetos”, diz Holzbauer. “Queremos que seja uma colaboração mais multinacional. Queremos que seja algo em que o mundo possa contribuir e nos ajudar a alcançar essas grandes instalações juntos e participar da ciência que resulta disso”
Para saber mais, acesse o link abaixo>
Fonte: FERMILAB / By Madeleine O’Keefe / Publicação 14/10/2023
https://www.symmetrymagazine.org/article/how-to-put-together-an-international-physics-experiment
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas” e "Conhecendo a Energia produzida no Sol".
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
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.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
Acesse abaxo, os links das Livrarias>
https://www.amazon.com/author/heliormc57
https://publish.bookmundo.pt/site/userwebsite/index/id/helio_ricardo_moraes_cabral/allbooks
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Nenhum comentário:
Postar um comentário