Sirus – O acelerador de partículas brasileiro
Sirius é a estrela mais reluzente do céu noturno. Mas, em Campinas (SP), se você procurar por este nome será levado a algo muito diferente: um gigantesco acelerador de partículas, quase do tamanho do estádio do Maracanã, com 518 metros de circunferência e 68 mil m², construído na zona rural da cidade, no campus do CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais, entidade mantida e supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações). Não por acaso, um dos projetos mais brilhantes da história da ciência brasileira.
Estamos falando de um laboratório de 4ª geração para produção de luz síncrotron, avaliado em R$ 1,8 bilhão, que só pode ser comparado ao MAX-IV, da Suécia.
Imagine que este enorme anel metálico serve para fazer circular feixes de elétrons de forma tão rápida que formam linhas de luzes — as tais luzes síncrotron. Essa luminosidade funciona como um poderosíssimo raio-X, capaz de analisar rapidamente a estrutura interna de materiais orgânicos e inorgânicos. O projeto brasileiro tem a luz mais brilhante do mundo, de qualidade incomparável, e um zoom único, de até 500 vezes.
Isso quer dizer que temos à disposição de nossos pesquisadores uma ferramenta 4D de alto nível, a forma mais moderna hoje de estudar em detalhes e de forma menos invasiva, por exemplo, vírus (como o novo coronavírus), proteínas, plantas, etc.
Por dentro do Acelerador:
Dentro do prédio de 15 metros de altura que estão os avanços tecnológicos e estruturais. Qualquer movimento ou vibração no feixe pode inviabilizar uma pesquisa, então foi um desafio de engenharia garantir controle da estabilidade sem parâmetros anteriores e com base apenas em modelo matemático.
Isso quer dizer que você entra pelo térreo, sobe até o primeiro andar, onde está o acelerador, e percorre os 518 metros da estrutura sem que haja qualquer desnível de mais do que 10 mm. Para obter isso, foram usadas mais de 1.500 estacas fincadas no chão para sustentar o piso.
Funcionamento:
Parte 1: o Linac
Tudo começa no Linac (sigla em inglês de Linear Particle Accelerator, acelerador de partículas linear), um tubo reto de 30 metros. Ali:
- Os elétrons ficam parados e contidos em um metal aquecido do tamanho de uma moeda, dentro de uma peça de cerâmica branca;
- Um sistema injetor coloca uma diferença de potencial que os desestabiliza e faz com que eles queiram sair dali, dando início à movimentação;
- Estruturas com micro-ondas oscilantes “empurram” os elétrons para frente até que alcancem 150 milhões de elétron-volts;
- Um imã azul joga esses elétrons para a segunda parte da aventura.
Parte 2: Booster + Anel
Do Linac, os elétrons seguem para outro túnel, dividido em dois, onde estão o Booster e o Anel de Armazenamento. No Booster, eles ganham mais impulso e chegam a três bilhões de eletron-volts. Depois, seguem para o anel principal. Três imãs atuam nesta parte:
- Ímã azul: de dipolo, faz o feixe dos elétrons fazer curvas
- Ímã laranja: de quadripolos, servem como focalizadores ou defocalizadores dos elétrons
- Ímã verde: ajuda a corrigir a ótica do feixe
Parte 3: Luz para cabines
A luz sai por um tubo e vai para as cabanas de pesquisas, espaços bem grandes (alguns passam de 100 metros) separados dos aceleradores por grossas paredes. Esta parte ainda está em construção, mas a ideia é ter diferentes cabanas para diferentes níveis de radiação, equipamentos e pesquisas —a luz síncrotron gera um amplo espectro e o diferencial do Sirius é permitir estudar desde objetos maiores a partículas mínimas.
Na primeira fase de entrega, ainda neste ano, devem ser disponibilizadas 13 cabanas de pesquisa, mas a capacidade total é de 40.
“E isso tudo foi feito com tecnologia nacional…”
Essa é a frase que mais se ouve no Sirius. Da construção aos detalhes técnicos, 86% do projeto foi feito por empresas nacionais, com o claro objetivo de gerar conhecimentos para a indústria local. Os ímãs foram feitos pela catarinense WEG e as câmeras de vácuo pela paulista Termomecânica, por exemplo. “É uma grande oportunidade de testarmos no estado da arte desenvolvimento, produção e qualidade. Discutimos níveis de exigência na ordem de mícrons, o que tem exigido aprendizado e técnicas de extrema complexidade da nossa equipe. E esse conhecimento pode ser transferido para novos produtos”, contou o diretor industrial da WEG, Alberto Yoshikazu Kuba.
