Garrafa magnética - Assinatura Digital

FÍSICA
ALPHA COLLABORATION/CERN
Vista geral de equipamentos usados pela colaboração ALPHA
tons, do CERN – o alto vácuo é necessário para evitar
que a antimatéria encontre matéria e se aniquile.
O aprisionamento das partículas carregadas (anti­
prótons, elétrons e pósitrons) se dá na chamada arma­
dilha de Penning, formada por campos elétricos e mag­
néticos – no caso do ALPHA, dispostos em geometria
cilíndrica. O campo magnético intenso define o eixo do
cilindro – confinando radialmente as partículas –, en­
quanto uma série de anéis alinhados ao longo desse
eixo permite estabelecer um potencial elétrico para
confinamento na direção axial.
Para carregar a armadilha com antiprótons, é preci­so usar alguns truques. Mesmo com o desacelerador do
CERN, os antiprótons ainda vêm com energia muito alta
para o aprisionamento. A solução é ‘resfriá-los’, fazen­do-os passar por uma janela de matéria (o chamado mo­
derador), onde a maioria dos antiprótons se aniquila, mas
uma pequena fração sobrevive, depois de perder bastan­
te energia.
A fração que atravessa o moderador com energia abai­
xo de certo patamar – dito tecnicamente, 5 mil elétrons­
-volt, grandeza muito usada na física –, adentra a arma­
dilha de Penning, cuja entrada está aberta, ou seja, sem
o campo elétrico confinante. Quando o antipróton invade
a armadilha, liga-se o campo elétrico (5 mil volts).
Essa operação é semelhante a um pequeno rebanho de
gado que entra correndo no curral e que, quando vê que
a saída está fechada, tenta retornar e sair pela entrada.
Mas o vaqueiro acabou de fechar a porteira de entrada,
impedindo que o rebanho saia.
Em nosso caso, a porteira é um campo elétrico de alta
tensão, ligado a cada 200 bilionésimos de segundo (200
nanossegundos). De cada ‘rebanho’ com 10 milhões de
antiprótons que chegam a cada 100 segundos, aprisiona­
mos cerca de 30 mil dessas antipartículas.
Na mesma armadilha de antiprótons, pré-carregamos
elétrons, que não se aniquilam ao interagirem com os
primeiros. Os elétrons, ao se movimentarem na presença
de um campo magnético, emitem radiação e, assim, per­
dem energia e se resfriam. Por colisão com os elétrons, os
antiprótons também resfriam.
Desse modo, baixamos a temperatura de milhões de
graus para dezenas de graus kelvin – ou seja, temperatu­
ras da ordem de 250ºC negativos.
Garrafa magnética
Os pósitrons são primeira­mente aprisionados em um tipo de depósito (acumulador)
preenchido por um gás inerte (nitrogênio) cuja função é
dissipar a energia daqueles que não se aniquilarem.
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288 | DEZEMBRO 2011 | CIÊNCIAHOJE | 41