LUZ DE QUARTA GERAÇÃO

Primeira volta de elétrons é alcançada no segundo acelerador de partículas do Sirius

Nova fonte de luz síncrotron brasileira permitirá a realização de experimentos inéditos no país

Primeira volta de elétrons é alcançada no segundo acelerador de partículas do Sirius

O Sirius é abrigado em um prédio de 68 mil metros quadrados. Foto: ASCOM/CNPEM

No início da noite da última sexta-feira, 8 de março, quando o campus do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) já estava praticamente em silêncio, gritos de comemoração ecoaram pelos corredores do prédio do Sirius, a nova fonte de luz síncrotron brasileira.

Em seu interior, a equipe responsável pela instalação dos aceleradores de partículas atingia mais um marco para a implantação do Sirius: a primeira volta completa de elétrons no segundo, dentre os seus três aceleradores: o booster. Trata-se de um equipamento finamente ajustado, ao longo do qual os elétrons devem percorrer uma trajetória com precisão micrométrica.

O Sirius possui três aceleradores de elétrons, que são responsáveis por gerar a luz síncrotron. Após a produção e aceleração inicial dos elétrons no primeiro acelerador (chamado de Linac), é no Booster que os elétrons circulam para ganhar cada vez mais energia, até que atinjam os níveis adequados para que possam gerar a tão desejada luz síncrotron. Quando estão “prontos”, os elétrons são depositados no acelerador principal, onde permanecem por longos períodos de tempo e dão quase 600 mil voltas por segundo.

Os próximos passos incluem a conclusão da montagem do terceiro acelerador de partículas e das primeiras estações de pesquisa. O marco de abertura da nova fonte de luz síncrotron para pesquisadores de todo Brasil e do mundo está prevista para 2020.

Sirius

O Sirius é o maior projeto da ciência brasileira, uma infraestrutura de pesquisa de última geração, estratégica para a investigação científica de ponta. Sirius será um laboratório com instalações de pesquisa abertas às comunidades científica e industrial, que permitirá a busca de soluções para problemas globais em áreas como saúde, agricultura, energia e meio ambiente.

Sirius é uma fonte de luz síncrotron, um grande equipamento científico composto por três aceleradores de partículas com a função gerar esse tipo especial de luz.

A luz síncrotron é um tipo de radiação eletromagnética que se estende por uma faixa ampla do espectro eletromagnético – luz infravermelha, ultravioleta e raios X. Essa luz de altíssimo brilho é capaz de revelar estruturas, em alta resolução, dos mais variados materiais orgânicos e inorgânicos, como proteínas, vírus, rochas, plantas, ligas metálicas e outros.

Na agricultura, a luz síncrotron pode ser usada para análise do solo, para o desenvolvimento de fertilizantes mais eficientes e baratos e, ao mesmo tempo, menos agressivos ao meio ambiente e à saúde. Fontes de luz têm aplicação, também, no mapeamento da concentração, biodisponibilidade e localização de nutrientes em espécies vegetais.

Na área de energia, o uso de síncrotron permite o desenvolvimento de novas tecnologias de exploração de petróleo e gás natural, e no entendimento e desenvolvimento de materiais e sistemas para células solares, células combustível e baterias, bem como nas pesquisas de novos materiais mais leves e eficientes.

Na área da saúde, pesquisas feitas com síncrotron são fundamentais para identificação das estruturas de proteínas e unidades intracelulares complexas, etapa importante no desenvolvimento de novos medicamentos, assim como no desenvolvimento de nanopartículas para o diagnóstico de câncer e combate a vírus e bactérias.

A nova fonte permitirá a realização de experimentos hoje impossíveis no País, abrindo novas perspectivas de pesquisa em diversas áreas estratégicas.

Aceleradores de Elétrons

A luz síncrotron é produzida em aceleradores de partículas quando elétrons, acelerados a velocidades próximas à velocidade da luz, tem sua trajetória desviada por campos magnéticos. Aceleradores de partículas são grandes máquinas capazes de produzir e controlar o movimento de partículas carregadas de alta energia em velocidades próximas à velocidade da luz.

Uma fonte de luz síncrotron é composta por três aceleradores de partículas: um Acelerador Linear (ou Linac), um Acelerador Injetor (ou Booster) e o Acelerador Principal, chamado de Anel de Armazenamento. O Linac é responsável pela produção do feixe de elétrons e por sua aceleração inicial, enquanto o Booster é responsável pela aceleração dos elétrons até a energia de operação do acelerador principal. Este último, conhecido como Anel de Armazenamento, é responsável por manter os elétrons em movimento por longos períodos de tempo, enquanto produzem a Luz Síncrotron.

Passo a passo do Projeto

Em novembro de 2018, foi entregue a primeira etapa do Sirius, que compreendeu a conclusão das obras civis e a entrega do prédio que abriga toda a infraestrutura de pesquisa, além da conclusão da montagem dos dois primeiros aceleradores de elétrons.

O Sirius é abrigado em um prédio de 68 mil metros quadrados. Sua estrutura foi projetada e construída para atender padrões de estabilidade mecânica e térmica sem precedentes. No Sirius, a demanda por estabilidade e prevenção de vibrações demandou que abaixo dos aceleradores fosse construído um piso em uma única peça de concreto armado, de 90 cm de espessura e com precisão de nivelamento de menos de 10 milímetros. A temperatura na área dos aceleradores não poderá variar mais que 0,1 grau Celsius.

A entrega da segunda etapa do projeto inclui o início da operação do Sirius e a abertura das seis primeiras estações de pesquisa para a comunidade científica. O projeto completo inclui outras sete estações de pesquisa (denominadas “linhas de luz”), que deverão entrar em operação por volta de 2021.

O equipamento poderá comportar até 38 estações experimentais. Sirius foi também desenhado para permitir novos “upgrades” no futuro, que prolongarão sua vida útil e o manterão na fronteira do conhecimento.

Financiamento e Indústria Nacional

O projeto completo – que inclui o prédio, as três estruturas aceleradoras (acelerador linear, booster e acelerador principal), 13 estações de pesquisa, além de toda mão de obra – demanda investimentos de 1,8 bilhão. Este valor está sendo financiado pelo Ministério de Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC).

Projetado por brasileiros, o Sirius teve até agora cerca de 85% de seus recursos investidos no País, em parceria com empresas nacionais. Para sua construção foram estabelecidos contratos com mais de 300 empresas de pequeno, médio e grande portes, das quais 45 estão envolvidas diretamente em desenvolvimentos tecnológicos, em parceria com o LNLS e o CNPEM. Este número não inclui as contratações para as obras civis do Sirius, gerenciadas diretamente pela construtora contratada. (MCTIC)

 

 

 

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