Para desintegrar essa fortaleza quase indevassável, em sua infinita pequenez, que é o núcleo do átomo, e para poder penetrar nos segredos de sua estrutura, os cientistas tiveram a ideia de bombardeá-lo por meio de partículas violentamente lançadas contra ele. Desse modo, nasceu uma insólita “artilharia atômica”, em que os projéteis empregados são os elétrons, prótons ou dêuterons. Existem dois métodos de bombardeamento: o das tensões elétricas muito elevadas (que podem atingir vários milhões de volts), aplicadas instantaneamente, como as tensões obtidas no gerador de Van De Graaff; e o dos impulsos múltiplos, em que são utilizadas tensões que atuam inúmeras vezes sobre os “projéteis”, o que aumenta gradativamente sua velocidade e, por consequência, sua energia. “Assim, é possível fazer com que essas partículas adquiram velocidades muito próximas da velocidade da luz, que é de 300.00 km por segundo, quando, então, disparados” contra alvos previamente escolhidos. Nos aceleradores eletrostáticos (Van de Graaff) e lineares, as partículas são aceleradas na mesma direção. Nos aceleradores circulares, como o cíclotron (inventado por Ernest O. Lawrence em 1920), um poderoso campo magnético guia as partículas segundo uma trajetória em espiral.
O projeto do Super Collider que estava sendo construído no Texas no início dos anos noventa, orçado em US$ 9.000.000.000,00, foi cancelado, em parte, porque os pesquisadores do IFUSP Mahir Hussein e Mauricio Pato demonstraram que o custo poderia ser abaixado para um terço do valor acima, utilizando nos seus argumentos todo o aparato matemático de Einstein. A patente PI 9201269 se refere a uma máquina que acelera partículas eletricamente carregadas, que utiliza como princípio a ampliação da aceleração fornecida pelo campo eletromagnético do laser, associando um campo elétrico constante transversal à radiação do laser, produzido por uma série de capacitores de sinais alternados apropriados. O acelerador é constituído de um laser capaz de produzir uma radiação de intensidade P (muito alta) que corresponde a uma determinada amplitude de campo e comprimento de onda, em seguida, tem-se o tubo de acelerador de comprimento total L e, ao longo do qual estão colocados um número pré-determinado de capacitores, com os comprimentos variando de acordo com o aumento de energia que criam um campo de determinada intensidade e um pré-acelerador, capaz de fornecer um feixe de elétron com velocidade, que injeta os elétrons formando um ângulo com o eixo do tubo. Cabe ressaltar que o comprimento do tubo do acelerador é bem menor do que os dos mais modernos aceleradores convencionais. O acelerador é original no que diz respeito à utilização do campo aplicado variável acoplada ao laser.
No início da década de 80, surgiu um grande interesse na possibilidade de se usar a radiação eletromagnética de laser de alta intensidade para acelerar partículas carregadas, em particular, elétrons. O que se pretendia era superar as limitações dos aceleradores atuais, baseados no gradiente do campo elétrico, que exigem grandes dimensões para fornecer a aceleração desejada e que são extremamente caros. A aceleração de uma partícula pela radiação dá-se o nome de bremsstrahlung inverso, por ser o oposto do fenômeno de bremsstrahlung, que significa a emissão de radiação por uma carga elétrica submetida a uma grande aceleração. Quando uma partícula carregada movimenta-se sob a ação de um campo eletromagnético, a potência absorvida pela carga, é proporcional ao produto do campo elétrico pela componente da velocidade a direção deste campo. Como o campo elétrico da onda oscila periodicamente, ora a partícula ganha energia (quando o produto é positivo), ora perde energia (se é negativo), dando como resultado uma energia transmitida muito pequena. Na invenção proposta, um campo superposto ao campo laser age sobre a trajetória da partícula, de tal modo que as mudanças de sinal da componente de velocidade se acoplam às variações do campo de tal forma que o produto v.E mantém-se positivo e consequentemente a energia transmitida é máxima.
Considere que um elétron seja injetado na direção da propagação da radiação laser com uma pequena componente na direção transversal que é a do campo elétrico da onda. Se for aplicado nesta direção um campo elétrico constante, o elétron descreverá uma trajetória análoga ao movimento de um projétil sob a ação da gravidade, isto é, ele sobe a uma altura máxima na direção y e, em seguida, passa a “cair”, ou seja, a mover-se no sentido de y negativo. Por um ajuste adequado da intensidade do campo elétrico aplicado, pode-se fazer com que a mudança do sentido do movimento na direção y, ocorra no exato instante em que o campo da onda muda de sinal, garantindo portanto que o elétron continue absorvendo energia. Logo em seguida, quando o elétron está se movimentando no sentido de y negativo, inverte-se o sentido do campo em um instante tal, que o sentido do movimento na direção transversal à radiação irá se inverter no mesmo instante em que o campo da onda muda seu sentido e novamente o elétron continue ganhando energia. Repetindo esse processo sucessivamente, a energia transmitida será sempre positiva e o elétron rapidamente ganhará uma grande energia.
Fonte:
http://www.abc.org.br/org/aca.asp?Codigo=Hussein
http://www.hep.net/ssc/new/history/appendixa.html
http://www-tech.mit.edu/V113/N50/stevenson.50o.html
http://geocities.yahoo.com.br/itaborayman/comofun/aceleradordeparticulas.htm
http://www.usp.br/jorusp/arquivo/2002/jusp597/pag02.htm
Acesso em agosto de 2002
