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07/12/2017

Acelerador Sirius tem 71% das obras de infraestrutura concluídas

Deborah Moreira
Comunicação SEESP

As obras de infraestrutura da fonte de luz síncrotron Sirius estão 71% concluídas. A informação é do diretor do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), Antonio José Roque, e foi dada durante sua apresentação a representantes de setores estratégicos do governo federal, no Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC) no último dia 27 de novembro.


Foto: Divulgação CNPEM
sirius home

 

O físico Antonio José Roque, entrevistado pelo jornal Engenheiro, da Federação Nacional dos Engenheiros (FNE), que destacou o projeto do acelerador de partículas brasileiro, de quarta geração, em sua edição de outubro, conta que a obra é dividida em etapas: civil, que consiste no conjunto de aceleradores de elétrons, e a das estações experimentais, que se encontram no entorno do anel principal, onde incidem as chamadas linhas de luz.

O Sirius tem um prédio especial que abriga tudo isso: piso especial para manter estabilidade, controle de temperatura e toda a infraestrutura para gerar a água de refrigeração. No conjunto de aceleradores estão o primeiro que é a fonte de elétrons que faz a primeira aceleração e a injeta no segundo acelerador que, por sua vez, faz uma nova aceleração e injeta num terceiro acelerador que tem como papel principal manter a órbita dos elétrons estável. Nesses aceleradores estão dispostos ímãs construídos e posicionados de forma apropriada para desviarem a trajetória que, ao ser desviada, emite a luz síncroton. Ai vem o terceiro bloco de instalações: as linhas de luz, divididas em uma série de instrumentos – que é toda a parte de ótica que vai incidir na mostra. E, por fim, têm as estações experimentais, que estão localizadas no entorno do anel, onde de fato os pesquisadores vão atuar com experimentos. Trata-se de um ambiente apropriado onde é possível aplicar pressão, temperatura, campo magnético, tensão. Diversos experimentos ao mesmo tempo.

Durante a entrevista, Roque lembrou que o projeto científico é de longo prazo e que precisou de ajustes para se adaptar as mudanças sugeridas por técnicos que compõem o comitê internacional, que vistoria as instalações. Em 2012, ele passou de um patamar de terceira geração para quarta geração, o que implicou em buscar tecnologia para estabilizar o piso. A busca por tecnologias mais precisas resultou em um projeto que possui 85% de seus componentes vindos de empresas nacionais.

Com todas essas readequações, o novo acelerador começou efetivamente a ser construído em 2015, no Polo de Alta Tecnologia de Campinas, ao lado do Laboratório Nacional de Luz Síncroton (LNLS), gerenciado pelo Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), organização social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC). A expectativa é que os primeiros feixes de luz estejam disponíveis para a comunidade científica em 2018 e que as 13 linhas de luz previstas estejam prontas em 2020. São 68 mil metros quadrados de área construída, que abrigará o equipamento que possui 518,4 metros de circunferência, com dezenas de estações de trabalho de onde poderão ser estudadas amostras das mais variadas. Ele contribuirá para a nanotecnologia, desenvolvimento de novos materiais e até de novas técnicas de análise.

Histórico
Foi no primeiro governo Lula que surgiu a ideia do equipamento. Em 2009, em seu segundo mandato, o então Ministério da Ciência e Tecnologia liberou os primeiros R$ 2 milhões. Em 2012, já com o nome Sírus – em referência a uma estrela de grande brilho da constelação de Canis Major – o comitê internacional formado para avaliar o projeto recomendou um patamar mais sofisticado, o que hoje é classificado como quarta geração.

No ano seguinte, foi adquirida uma área de 150.000 m² em Campinas e, em 2015, começaram as obras de fato.
Foi graças ao acúmulo de conhecimento técnico que se obteve tecnologia genuinamente nacional para construir o Sirius. Esse conhecimento vem desde o primeiro acelerador brasileiro, em 1997, que começou a ser planejado dez anos antes, em funcionamento até hoje. Segundo Antonio Roque, o primeiro acelerador tupiniquim é de segunda geração com características de terceira, perfil da maior parte dos aceleradores existentes em outros países, e o único desse tipo na América Latina.

Mas, como funcionará o Sirius? Para explicar é preciso lembrar a evolução dos aceleradores, que surgem no início do século XX para estudar a estrutura das matérias. Os primeiros eram lineares e circulares. Estes passaram a ser chamados de síncroton por manterem estável a trajetória dos elétrons, partículas usadas nos experimentos. Em uma analogia simples, esse passeio da corrente de elétrons é similar ao movimento de um balanço, que ganha mais amplitude ao passo que é empurrado no momento certo. Se não, perde força. O mesmo ocorre com o elétron: se tiver na posição correta, ganha um empurrão chegando a uma velocidade similar a da luz. São diversos empurrões que vão ocorrendo, de forma coordenada, inclusive com os campos magnéticos criados por ímãs, que fazem os elétrons se moverem em circunferência. Assim funciona um acelerador convencional que colide partículas. Ao fazer isso, principalmente com partículas leves como elétrons, percebeu-se a emissão de uma radiação quando os elétrons fazem a curva nos ímãs: luzes infravermelha, ultravioleta e até de raio-x, capazes de incidir em materiais  para coletar informações, como citou Roque: “No anos 1950 pesquisadores pediram para os físicos de partículas abrir, na câmara de vácuo do acelerador, um buraco para extrair essa radiação, chamada luz síncroton, e coletá-la numa linha de luz”.

A primeira geração de luz síncroton fez uso parasita de um acelerador. Depois, Estados Unidos, Inglaterra, França, Itália e mais adiante o Japão, construíram, em 1970 e 1980, os aceleradores de segunda geração para extrair a luz síncroton, com maior quantidade possível de linhas de luz, com possibilidade de regular brilho e estabilidade. Na sequência, foram criados os dispositivos de inserção: novos conjuntos de ímãs inseridos no acelerador, sem afetar a orbita global, mas que geram radiação com brilho maior e mais controlada. Com isso, surgiu a terceira geração no final da década de 1980.

A partir daí começa uma busca por diminuir o tamanho do feixe de elétrons e aumentar o brilho, que significa aumentar a coerência da radiação e melhorar o resultado. “Está cada vez mais parecido com um laser, que permite gerar imagens tridimensionais. Você passa para um universo de imagens tomográficas, que possibilitam gerar a parte estrutural do material em 3D, técnicas para identificar átomos que compõem o material, superpor essas informações e ter resultados estruturais, organizacionais, bem como os elementos químicos”, contou o físico.

De acordo com o diretor do LNLS, esse avanço significa uma análise mais ampla o que possibilitará reconstruir as informações do material de maneiras que ainda não foram possíveis. “Um feixe de elétrons cada vez menor, e mais brilhante, abre possibilidades que a gente nem tem ideia ainda. Inclusive, esperamos que novas técnicas surjam”, concluiu.




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