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Imagem simulada dos prótons em um aglomerado do LHC (à esquerda) e um aglomerado do HL-LHC (à direita). (Imagem: CERN)
Os aceleradores que alimentam o Grande Colisor de Hádrons estão prontos para fornecer feixes mais intensos
A intensidade está aumentando no Grande Colisor de Hádrons (LHC): na semana passada, o acelerador impulsionou feixes de partículas contendo mais de 230 bilhões de prótons (2,3 x 1011): 40% a mais do que os feixes padrão. Ao colidirem dentro dos experimentos, esses feixes geraram uma média de 150 colisões, em comparação com cerca de 65 colisões durante operações normais. Esses testes, que duraram várias horas, tiveram como objetivo estudar a vida útil dos feixes em modo de colisão, em condições semelhantes às esperadas no sistema de alta luminosidade (HL-LHC ).
O HL-LHC, com entrada em operação prevista para 2030, aumentará significativamente o número de colisões que ocorrem dentro do acelerador. Para isso, são necessários novos equipamentos que concentrem os feixes de partículas pouco antes de se cruzarem no centro dos experimentos ATLAS e CMS. Também foi necessária uma grande modernização do complexo de aceleradores do CERN .
Vídeo:https://videos.cern.ch/record/2302232
Antes de serem lançadas no circuito de 27 quilômetros do LHC, as partículas são aceleradas por uma sucessão de outros quatro aceleradores que formam a cadeia de injetores. Um extenso programa de atualização (LHC Injectors Upgrade – LIU) foi realizado em cada um dos elos dessa cadeia para produzir feixes mais intensos, ou seja, contendo mais partículas. "Um dos objetivos era dobrar o número de prótons em cada feixe e, ao mesmo tempo, reduzir sua dispersão", explica Giovanni Rumolo, físico de aceleradores e ex-vice-líder do projeto LIU.
Este projeto, que ocorreu ao longo de um período de dez anos, terminando em 2021, envolveu vários locais de trabalho, incluindo o comissionamento de um novo acelerador linear, o Linac 4 , que é o primeiro elo na cadeia de aceleradores, e grandes reformas e atualizações de todos os outros injetores e da infraestrutura necessária para sua operação.
Após a conclusão deste trabalho, os especialistas passaram mais quatro anos comissionando e otimizando os feixes em cada injetor. Pela primeira vez em maio passado, a cadeia de injeção produziu um feixe com as características esperadas: uma intensidade de 230 bilhões de prótons por feixe (2,3 × 10¹¹) e uma dimensão transversal (emitância) de 1,95 micrômetros. No entanto, esse feixe ainda precisava circular no LHC. Assim, na semana passada, o LHC acelerou esses feixes intensos até 6,8 TeV antes de colocá-los em colisão dentro dos experimentos.
No entanto, apenas 600 feixes circularam durante este teste – em comparação com cerca de 2.500 em uma execução normal – para evitar a sobrecarga do acelerador e dos experimentos. O HL-LHC circulará mais de 2.700 feixes; seus novos ímãs de foco , mais potentes do que os instalados atualmente, concentrarão esses feixes para obter uma luminosidade ainda maior.
“O próximo passo é verificar se esses feixes podem ser produzidos de forma estável e repetível”, continua Rumolo. Os testes dos feixes continuarão até o verão de 2026 e o início da longa paralisação, durante a qual o equipamento para a fase de alta luminosidade será instalado.
Fonte: CERN / Por Jacques Fichet e Corinne Pralavorio / Publicação 17/10/2025
https://home.cern/news/news/accelerators/accelerator-chain-prepares-high-luminosity
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos de Economia, Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia Climatologia). Participou do curso Astrofísica Geral no nível Georges Lemaître (EAD), concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
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