Miniacelerador de partículas leva elétrons à beira da velocidade da luz

Redação do Site Inovação Tecnológica

A ideia é, no futuro, substituir aceleradores gigantescos por equipamentos que caibam sobre uma mesa.
[Imagem: Universidade Manchester]

Miniacelerador de elétrons

Os miniaceleradores de partículas estão entre as áreas de maior avanço na física na última década, na tentativa de baratear os experimentos e torná-los disponíveis a todos os laboratórios - sem contar a viabilização de experimentos exclusivos.

Uma equipe da Universidade de Manchester alcançou agora um marco nesse campo: Morgan Hibberd e seus colegas conseguiram construir o primeiro miniacelerador capaz de acelerar elétrons até muito próximo da velocidade da luz, já no regime considerado relativístico.

Para alcançar este resultado, Hibberd teve que reduzir a velocidade da luz para que ela correspondesse à velocidade dos elétrons. Ele fez isso usando uma estrutura metálica especialmente projetada, revestida com camadas de quartzo mais finas do que um fio de cabelo humano.

Impulsionados por um laser, os elétrons chegam a 99,99% da velocidade da luz.

Ilustração do mecanismo de reduzir a velocidade da luz para impulsionar os elétrons.
[Imagem: UoM-Morgan Hibberd]

Pesquisa de materiais e saúde

É um avanço significativo, que viabiliza medir e manipular grupos de partículas em escalas de tempo de menos de 10 femtossegundos (0,000.000.000.000.01 segundo, o tempo que a luz leva para viajar 1/100 de milímetro). Isso permitirá, por exemplo, criar fotografias estroboscópicas do movimento de átomos individuais.

Os físicos estão de olho no papel de longo prazo da miniaturização dos aceleradores, sobretudo em seu potencial para substituir aceleradores de pesquisa na escala de vários quilômetros por dispositivos de no máximo alguns metros de comprimento.

Antes disso, porém, miniaceleradores relativísticos deverão ocupar um espaço importante - e imediato - em áreas como a radioterapia e a caracterização de materiais.

Bibliografia:

Artigo: Acceleration of relativistic beams using laser-generated terahertz pulses
Autores: Morgan T. Hibberd, Alisa L. Healy, Daniel S. Lake, Vasileios Georgiadis, Elliott J. H. Smith, Oliver J. Finlay, Thomas H. Pacey, James K. Jones, Yuri Saveliev, David A. Walsh, Edward W. Snedden, Robert B. Appleby, Graeme Burt, Darren M. Graham, Steven P. Jamison
Revista: Nature Photonics
DOI: 10.1038/s41566-020-0674-1