14.198 – Física contra o Câncer – Acelerador de partículas que cabe num chip ajudará no combate ao câncer


ac contra cancer
Equipamento poderá ser usado para destruir tumores sem afetar as células saudáveis ao redor
Pesquisadores da Universidade de Stanford e do SLAC National Accelerator Laboratory, nos EUA, conseguiram construir um acelerador de partículas em um chip, que pode revolucionar áreas como a pesquisa científica e a medicina.
Aceleradores de partículas são geralmente estruturas gigantescas, alguns com quilômetros de extensão, onde partículas subatômicas são aceleradas a 94% da velocidade da luz. Para miniaturizar esta tecnologia os cientistas desenvolveram um software que trabalhou “ao contrário”: em vez de projetar um acelerador e ajustar seus elementos para obter a máxima potência dentro daquele design, os cientistas estabeleceram quanta energia o acelerador deveria produzir e deixaram o software se encarregar de projetar as estruturas necessárias para atingir o objetivo.
O chip consiste em um “canal” escavado em um substrato de silício, no qual desembocam elétrons transportados por “fios”. Em uma das pontas do canal está uma fonte de luz infravermelha que pulsa 10 mil vezes por segundo. A cada pulso os fótons produzidos se chocam com os elétrons, acelerando-os ao longo do chip.
Um fluxo de partículas útil para pesquisa científica ou médica tem um milhão de Elétron-volt (1 MeV). Para atingir esta marca, seriam necessários 1.000 dos novos aceleradores, cada um compondo um “estágio” de um sistema maior. Felizmente eles são autocontidos (todos os componentes necessários para a aceleração estão no chip) e podem ser combinados.
Ultrapassado o obstáculo inicial do design do acelerador, os pesquisadores agora irão se concentrar em aumentar sua potência, e esperam atingir a marca de 1 MeV ainda em 2020. Eles comparam seu trabalho ao dos pioneiros da computação, que condensaram os imensos computadores da década de 40, que ocupavam salas inteiras, em minúsculos componentes menores que uma unha.
A tecnologia poderá ser usada em novas terapias de radiação para combate ao câncer, entregando um feixe de elétrons preciso que destrói as células de um tumor sem afetar os tecidos ao seu redor.
“Os maiores aceleradores são como telescópios poderosos. Existem poucos no mundo e os cientistas precisam ir a lugares como o SLAC para usá-los”, disse Jelena Vuckovic, pesquisadora que liderou o projeto. “Queremos miniaturizar a tecnologia dos aceleradores de partículas de forma que a torne uma ferramenta de pesquisa mais acessível”.

10.997 – Novo acelerador de partículas será inaugurado em 2018, em Campinas


sirius

Quem visita o campus do CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais), em Campinas, já pode ver no solo o traçado de uma circunferência de 235 metros de diâmetro. Não é um aeroporto para discos voadores. Nesse círculo ficará o Sirius, o novo acelerador de partículas da instituição, uma máquina de R$ 1,3 bilhão.
A maior parte será financiada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação. A Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) também contribui para o projeto.
O tamanho do projeto pode não ser muito impressionante comparado aos maiores aceleradores de partículas do mundo –o LHC, na Suíça, tem 8,6 km de diâmetro– mas a máquina brasileira tem a chance de ser a melhor de sua categoria quando for inaugurada, em 2018.
Diferentemente dos aceleradores que produzem colisões entre partículas, o Sirius vai gerar raios de luz síncrotron, tipo especial de radiação. Ela é usada para obter imagens de alta definição em técnicas de análise estrutural de materiais e moléculas.
Dentro do acelerador circulam elétrons que, ao serem desviados por ímãs para seguirem a trajetória do anel, emitem radiação síncrotron pela tangente.
A radiação gerada pelo Sirius terá muitas características especiais se comparada a uma fonte de luz comum. Seu espectro será muito amplo, indo desde a luz infravermelha (de frequência baixa) até o raio X (de frequência alta), passando pelas sete cores da luz visível e pelo ultravioleta.
Outra coisa que torna especial a luz gerada pelo Sirius é sua “baixa emitância”. Isso significa que sua radiação será separada em raios distintos e estreitos, com apenas 0,5 micrômetro de largura (0,5% de um fio de cabelo). Focalizados, eles são capazes de seguir longos percursos sem se dispersar, como o laser.
“A emitância, que é medida em uma unidade chamada nanômetros-radianos [nm.rad], é o parâmetro que caracteriza a qualidade da máquina”, explica Liu Lin, uma das cientistas responsáveis pelo projeto do Sirius.
O LNLS (Laboratório Nacional de Luz Síncrotron), divisão do CNPEM encarregada do Sirius, opera desde 1997 outro acelerador, o UVX, que gera raios com emitância de 100 nm.rad em seu anel de 30 m de diâmetro. A do Sirius será de apenas 0,27 nm.rad.
A demanda por uma tecnologia melhor já existe no setor de pesquisas de empresas como a Petrobras, que lida com equipamentos de exploração e análise de rochas a serem perfuradas.
O laboratório colocará as linhas de luz à disposição de cientistas que estudam desde proteínas e fármacos até ligas metálicas, passando por análise de solo e produtos da agroindústria. Empresas privadas também podem solicitar espaço nos laboratórios, desde que paguem pelo custo do serviço.
Diferentemente do UVX, que já era uma fonte síncrotron de segunda categoria quando ficou pronta, a nova máquina pretende ser mais competitiva, com potencial real de atrair colaborações com outros países.
“O Sirius vai nascer na liderança”, diz José Roque da Silva, diretor do LNLS, que compara o projeto ao MAX IV, na Suécia, único acelerador em construção no mundo com emitância comparável à do Sirius. Ambos terão elétrons circulando com a mesma energia em seus anéis.
Segundo o cientista, foi a expertise adquirida na construção do UVX, que começou em 1987 e durou dez anos, que permitiu o projeto mais ousado agora.
Cerca de metade do custo bilionário do acelerador é o prédio que vai abrigá-lo, que requer condições muito específicas. O piso onde o anel acelerador será assentado, por exemplo, terá mais de 500 metros de circunferência, e não pode contrair imperfeições maiores do que 0,25 mm por ano, do contrário vai atrapalhar o funcionamento da máquina.
Nos próximos dois anos, porém, para que o projeto não atrase o cronograma -algo que em geral implica também um aumento de custo– será preciso obter um fluxo de verbas de R$ 300 milhões anuais. O Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, que abarca o LNLS, havia prometido honrar o compromisso, por considerar o Sirius de importância estratégica para a pesquisa nacional. A Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), também contribui para o projeto.

10.917- Astronáutica – Nasa estuda forma de viajar mais rápido que a luz


warpdrive

Com a tecnologia atual, a humanidade não vai conseguir chegar longe no Cosmos. As distâncias são muito grandes – e nossos foguetes, muito lentos. Mas um grupo da Nasa diz que é possível construir uma espaçonave capaz de um feito incrível: voar mais rápido do que a velocidade da luz (300 mil quilômetros por segundo). Isso permitiria ir a lugares muito remotos e alcançar os planetas habitáveis mais próximos da Terra. Para fazer isso, a nave teria de deformar o espaço, comprimindo o que está à sua frente e esticando o que está atrás dela, criando a chamada dobra espacial. Pela Teoria da Relatividade, é possível. Só que não é fácil. Seria preciso pegar uma quantidade enorme de massa, equivalente à do planeta Júpiter, e transformá-la em energia (colidindo essa matéria com antimatéria, que pode ser produzida num acelerador de partículas). Inviável.
Mas o físico Harold White, da Nasa, diz que é possível aperfeiçoar o processo – e gerar a energia usando apenas 500 kg de matéria. A energia alimentaria anéis na frente e na traseira da nave, que produziriam um campo gravitacional artificial – deformando o espaço. “Seria o suficiente para alcançar dez vezes a velocidade da luz”, diz. Daria para ir até a estrela mais próxima, Alfa Centauri, em meros cinco meses.
Para chamar atenção para seu projeto, White produziu um desenho da nave. Mas ainda é cedo para saber se vai virar realidade. Esses 500 kg de massa ainda são muita energia: cerca de 25 mil tWh (terawatts-hora), tudo o que os EUA consomem em um ano. White, por ora, tem planos mais modestos. Está bolando um teste para demonstrar que é realmente possível gerar uma dobra espacial.

9921 – Física – Qual a temperatura mais elevada criada em laboratório pelo homem?


Nada menos que 4 trilhões de graus Celsius, temperatura 80 mil vezes maior do que a encontrada no interior do Sol! Esse calorão todo foi obtido num experimento realizado com um acelerador de partículas dos Estados Unidos conhecido pela sigla RHIC, iniciais em inglês de Colisor Relativístico de Íons Pesados, localizado no Laboratório Nacional de Brookhaven, próximo a Nova York. Os cientistas conseguiram a proeza de reproduzir condições semelhantes às existentes 1 microssegundo após o big-bang, a explosão primordial ocorrida há 13 bilhões de anos que deu origem ao Universo. Com essa elevada temperatura, partículas como prótons e nêutrons, que compõem o núcleo dos átomos, se descolaram umas das outras formando o que os cientistas chamam de plasma de quarks e glúons. O objetivo dos pesquisadores é estudar a fundo as propriedades e o comportamento dessa sopa tórrida de partículas atômicas para compreender como foi que elas se agruparam depois do big-bang dando início a tudo que existe hoje.

3838 – Física – O Acelerador de Partículas


Acelerador de partículas

Trata-se de um dispositivo que posibilita a transmissão de energia a íons ou a partículas elementares, em geral visando a pesquisa da estrutura subatômica da matéria. É composto geralmente de uma fonte produtora de partículas carregadas de um sistema acelerador que lhes comunica energia e de um sistema magnético ou elestrostático destinadoa guiá-los para o alvo. Alguns tipos de aceleradores são: eletrostático, lineares e circulares, estes são também chamados de ciclotrons. Os 1°s usavam eletroímans de grande dimensão. A utilização de supercondutores nos eletroimãs permite a obtenção de campos magnéticos 2 ou 3 vezes mais fortes do que dos eletroimãs clássicos.Outra evolução consiste en adaptar um grande acelerador para fazê-lo funcionar como anel de colisão.

2799 – Física – Pode ter sido achada uma nova partícula fundamental da matéria


Clic para ampliar o gráfico

Se um grupo de físicos americanos estiver certo, a humanidade acaba de topar com uma nova partícula fundamental –uma peça essencial do quebra-cabeças da matéria que, até agora, tinha passado despercebida.
A possibilidade vem de dados obtidos pelo Tevatron, acelerador de partículas que fica em Batavia, Illinois (meio-oeste dos EUA). Os físicos que avaliaram os dados trabalham no Fermilab, instituição onde o superacelerador está instalado.
O trabalho desse tipo de máquina é promover trombadas de partículas em níveis de energia altíssimos. No caso do Tevatron, as trombadas envolvem prótons (componentes do núcleo dos átomos com carga elétrica positiva) e antiprótons (“gêmeos” dos prótons com carga invertida, negativa).
Quando a pancada de partículas acontece, os prótons e antiprótons originais são aniquilados, e o que sobra são jatos altamente energéticos dos componentes menores dessas partículas.
É mais ou menos como jogar um computador no chão com força suficiente para que as peças se soltem. Depois, examinando as peças, tenta-se entender como ele estava montado e como funcionava.
Só que, no experimento coordenado pelo físico Giovanni Punzi, havia uma peça completamente inesperada. Os cientistas já conhecem um zoológico de partículas fundamentais, mas nenhuma bate com a energia dos jatos observados nos testes.
Então, que diabos seria aquilo? Um candidato é o misterioso bóson de Higgs, partícula prevista teoricamente mas nunca achada, que daria massa (o que chamamos popularmente de “peso”) a outras partículas.
Punzi e companhia não apostam nessa hipótese. “Mas a massa do que eles viram até poderia ser compatível com o Higgs”, avalia Ronald Shellard, do CBPF (Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas), no Rio de Janeiro.