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O mini acelerador de prótons ELISA, situado no centro de exposições Science Gateway do CERN, começou a analisar amostras arqueológicas
Serge Mathot, físico aplicado do CERN, e Tessa Charles, física de aceleradores da ANSTO, realizando o primeiro experimento com o mini acelerador ELISA, que agora está sendo usado para pesquisa de patrimônio real na exposição “Discover CERN” do Science Gateway. (Imagem: CERN)
Um acelerador de partículas em exposição em um museu é raro. Mas um acelerador de partículas funcional conduzindo uma pesquisa científica real em uma exposição de museu? Isso é inédito. Após anos de desenvolvimento, o acelerador de prótons ELISA (Experimental Linac for Surface Analysis) agora está sendo usado para pesquisa arqueológica no Science Gateway , o centro de educação e extensão do CERN. Esta é a primeira vez que um acelerador de prótons deste tipo foi usado para pesquisa como parte de uma exposição de museu.
O ELISA tem uma missão menos conhecida para um acelerador de partículas: analisar a composição de objetos, como arte, objetos geológicos ou de patrimônio cultural, sem causar nenhum dano. Com uma cavidade de aceleração de apenas um metro de comprimento, ele funciona acelerando um feixe de prótons para 2 MeV (para comparação, o Large Hadron Collider acelera prótons para mais de três milhões de vezes esse número), focando-o em um pequeno ponto em uma amostra, como tinta arqueológica usada para arte rupestre antiga. Essa interação excita elétrons nos átomos da amostra, fazendo com que eles emitam fótons com comprimentos de onda exclusivos para elementos específicos. Ao analisar esses fótons, os pesquisadores podem construir um perfil detalhado da composição da amostra.
“As amostras de tinta que estamos usando para o primeiro teste de ELISA foram criadas por cientistas para imitar as tintas usadas em arte rupestre antiga do mundo todo”, diz Tessa Charles, uma física de aceleradores da Organização Australiana de Tecnologia de Ciência Nuclear ( ANSTO ) trabalhando no projeto. Para este primeiro experimento, os pesquisadores estão avaliando os danos a cada amostra infligidos pelo feixe de prótons e quais condições (tempo de exposição e corrente) são ideais para cada material para evitar danos. “O objetivo disso é ver como o ELISA pode ser usado para analisar amostras evitando danos, o que é essencial ao trabalhar com patrimônio cultural material”, ela acrescenta. “A ideia é trabalhar em direção a um acelerador totalmente portátil que possa ser levado para diferentes regiões do mundo que não têm acesso local a uma instalação de acelerador, para o campo ou outros museus.”
A ideia de incluir um acelerador funcional em uma exposição surgiu durante brainstorms que a equipe de exposições do CERN organizou com cientistas de todo o CERN no início do projeto Science Gateway. O acelerador em si foi ideia de Serge Mathot, um físico aplicado do CERN, que fez parte da equipe que desenvolveu o Linac 4 RFQ (Radio Frequency Quadrupole), a primeira cavidade de aceleração na jornada de um feixe de prótons pela cadeia de aceleradores do CERN até o LHC. ELISA é uma versão menor do primeiro componente do Linac 4. Mathot, que inicialmente trabalhou em pequenos aceleradores lineares para aplicações médicas, percebeu que essa tecnologia também poderia ser usada para pesquisa em patrimônio cultural. "A técnica do feixe de prótons é muito eficaz em comparação a outras técnicas de análise porque tem alta sensibilidade e o fundo é muito baixo", diz Mathot. "Você também pode realizar a análise no ar ambiente, em vez de no vácuo, tornando-a mais flexível e mais adequada para objetos frágeis." Mathot trabalhou anteriormente no MACHINA , um acelerador similar criado em colaboração com o INFN e outros especialistas do CERN. O MACHINA é o primeiro acelerador transportável e em breve estará operacional no Opificio delle Pietre Dure (OPD) de Florença para estudar obras de arte.
Courtney Nimura, arqueóloga que trabalha com o professor Jamie Hampson na Universidade de Exeter no projeto, está envolvida como parte do projeto de dispositivo de análise e imagem móvel não destrutivo (NoMAD), financiado pela UK Research and Innovation. “Ainda há muito que não sabemos sobre o que foi usado para criar pigmentos de arte rupestre milhares de anos atrás”, ela diz. “Estamos limitados nas técnicas de análise que podemos usar durante o trabalho de campo arqueológico, pois as amostras geralmente precisam ser levadas para uma instalação. Temos grandes esperanças de que aceleradores compactos como o ELISA sejam o primeiro passo para criar um acelerador portátil que possa ser usado no campo.”
Usar o acelerador para experimentos ao vivo no andar da exposição é apenas um dos usos planejados para o ELISA. Uma série de demonstrações para visitantes, apresentadas por guias da exposição, também estão em andamento. Em breve, todos poderão ver o ELISA em ação durante o horário de funcionamento do CERN Science Gateway.
Vídeo: https://youtu.be/jDR9Gan-20U
Para saber mais, acesse o link>
Fonte: CERN Por Naomi Dinmore
https://home.cern/news/news/knowledge-sharing/science-gateways-mini-accelerator-now-taking-data
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