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O AWAKE, um experimento do CERN que explora como tornar os aceleradores de partículas mais compactos, tornou-se a primeira instalação a suspender suas operações para a terceira longa paralisação do CERN (LS3) . Embora a maior parte do complexo de aceleradores do CERN entre em LS3 em meados de 2026, o AWAKE encerrou suas operações em 1º de junho para iniciar uma série de melhorias significativas.
Aceleradores existentes, como o Grande Colisor de Hádrons, usam campos de radiofrequência dentro de câmaras metálicas para dar um impulso de energia às partículas carregadas. O plasma – um estado da matéria em que alguns átomos são liberados de seus elétrons – poderia permitir que energias mais altas fossem alcançadas em distâncias mais curtas.
A técnica de aceleração do AWAKE utiliza um feixe de prótons do Super Síncrotron de Prótons (SPS) do CERN para criar cristas e vales no campo elétrico de um plasma, que podem então ser usados para acelerar partículas como elétrons. Esses "campos de esteira" podem ser comparados a uma lancha que desloca água à medida que se desloca, explica a líder do projeto, Edda Gschwendtner: "Este barco – o feixe de prótons – impulsiona campos de esteira atrás dele, e então você injeta alguns surfistas, ou elétrons, que surfam nas ondas e são acelerados. Quanto maior a amplitude dos campos de esteira, maior a energia dos elétrons."
Em sua primeira execução, entre 2016 e 2018, o AWAKE tornou-se o primeiro experimento no mundo a demonstrar que elétrons poderiam ser acelerados a níveis de energia de vários GeV em um campo de esteira impulsionado por prótons, em vez de elétrons ou laser. A primeira fase de sua segunda execução, que começou em 2021 e terminou em 1º de junho deste ano, mostrou como feixes de prótons impulsionam e mantêm campos de esteira de alta amplitude em todo o meio plasmático de 10 metros de comprimento. Como explicou Gschwendtner, "quando o feixe de prótons entra no plasma, ele começa a se automodular , o que significa que produz pequenos feixes que impulsionam ressonantemente campos de esteira fortes".
Os pesquisadores agora querem demonstrar que a qualidade do feixe de elétrons pode ser controlada enquanto os elétrons são acelerados a uma alta energia e que esse processo é escalável. Para facilitar isso, o AWAKE precisa ser atualizado, inclusive por meio da instalação de um novo sistema de feixe de elétrons e de uma fonte de plasma adicional. A primeira fonte de plasma atuará como automoduladora do feixe de prótons e a segunda acelerará os elétrons injetados externamente nos campos de esteira de plasma acionados por prótons a 4-10 GeV ao longo de 10 metros.
Aumentar o tamanho do AWAKE para incorporar essas mudanças é um desafio, visto que ele está localizado a montante de uma câmara usada anteriormente pelo experimento Neutrinos to Gran Sasso (CNGS) do CERN . O CNGS envolveu o direcionamento de um feixe de prótons SPS sobre um alvo de grafite para produzir um feixe de neutrinos que foi enviado ao laboratório Gran Sasso, na Itália.
Esse processo tornou o alvo e seu material de blindagem altamente radioativos, de modo que seu desmantelamento e remoção exigem medidas de proteção específicas. O complexo processo está em andamento para abrir espaço para o experimento AWAKE expandido, e um novo prédio para abrigar e tratar o material de GNSS desmantelado já foi construído.
Para distribuir as demandas sobre a força de trabalho do CERN, o processo de desmontagem e remoção está programado para ser amplamente concluído antes que outros experimentos entrem no LS3 em julho de 2026. A versão aprimorada do AWAKE será então construída antes do início da corrida de prótons do SPS em 2029, quando os testes da nova estrutura começarão. O objetivo do AWAKE, acelerar partículas a energias muito mais altas em uma distância muito menor, estará então um passo mais perto de se concretizar.
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Em outubro de 2014, ingressou no projeto S'Cool Ground Observation, que integra o Projeto CERES (Clouds and Earth’s Radiant Energy System) administrado pela NASA. Posteriormente, em setembro de 2016, passou a participar do The Globe Program / NASA Globe Cloud, um programa mundial de ciência e educação com foco no monitoramento do clima terrestre.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
Livraria> https://www.orionbook.com.br/
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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