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Electrical e-Library no CERN (Parte 1)

Estive em Genebra, Suíça, e visitei a Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN). Este site mostra as exposições permanentes para visitantes.

Universo das Partículas

Globo da Ciência e Inovação

A primeira parte sobre a visita ao CERN mostra a exibição permanente do Universo das Partículas. Fica dentro do Globo da Ciência e Inovação, a estrutura acima. Este é o interior do globo.

Painéis interativos

No interior do globo, há painéis esféricos interativos que explicam conceitos de física.

Paineis interativos

Este painel explica a história do Universo, as escalas de temperatura e tamanho da matéria.

Os conceitos de massa, antimatéria, matérias escura e primordial.

Tipos de matérias

O funcionamento e a construção dos instrumentos do LHC: Alice, LHCb, CMS e Atlas.

Detectores do LHC

Em intervalo de minutos é contada a história do Universo, desde o Big Bang até o presente em vários idiomas. Telas são acesas e surge um efeito de luzes.

Física de partículas

Este é o primeiro acelerador de partículas, o “Cyclotron”, inventado por Ernest Lawrence, em 1930. Custou somente 25 dólares e podia ser segurado pela palma da mão. Um campo elétrico alternado entre dois eletrodos semicirculares acelera os prótons. Um campo magnético constante faz os prótons percorrerem uma trajetória em espiral, quando ganham energia. Atingem 80.000 eV após 100 voltas.

cyclotron

De onde vêm os prótons? Vêm de um tanque de hidrogênio como este. O átomo de hidrogênio consiste de um próton e um elétron. Este é removido com uma descarga elétrica.

A equação de cima é do Modelo Padrão, resume todo o conhecimento até o momento sobre as partículas subatômicas e interações entre elas. A equação de baixo é da Teoria das Cordas, afirma que as partículas são cordas oscilantes em 9 dimensões do espaço e mais uma dimensão do tempo. Esta teoria foi criada para unificar as quatro forças fundamentais do Universo: Gravitacional, Eletromagnética, Nuclear Forte e Nuclear Fraca. As três últimas já foram unificadas, falta incluir a gravidade.

Modelo padrão e Teoria das Cordas

Artigos científicos publicados independentemente um do outro em 1964. Previram o Bóson de “Higgs”. Cuja existência foi confirmada no LHC, em 2012.

Artigos científicos

O LHC

Uma imagem do LHC, o maior acelerador de partículas do mundo, visto de cima. LHC é a abreviatura de Large Hadron Collider (Grande Colisor de Hádrons).

LHC

A seção transversal de um dos 1232 dipolos magnéticos do LHC. São tubos cercados por bobinas supercondutoras feitas de ligas de nióbio-titânio, resfriadas a 1,9 K (-271ºC). Fornecem uma corrente de 18.500 A e campo magnético de 8,3 T. Os campos magnéticos das bobinas estão em sentidos opostos um do outro, fazendo com que dois feixes contrarrotativos circulem ao mesmo tempo.

Dipolo do LHC

Detectores de cristal feitos de tungstato de chumbo (PbWO_{4}). Mais de 100.000 são usados no LHC. Quando um elétron ou fóton interage com um dos núcleos, produz um “chuveiro” de novas partículas no cristal. A luz de cintilação é diretamente proporcional à energia da partícula que chega no cristal.

Detector de cristal

Detectores de pixel de silício detectam as partículas carregadas. Cada chip de silício contem uma matriz de 8192 sensores e uma precisão de 0,05 mm.

Detector de silício

O modelo da armadilha de antimatéria. Antiprótons produzidos são desacelerados e capturados aplicando campos elétricos oscilantes em eletrodos em forma de anel. Dentro da armadilha deve ter vácuo, senão a antimatéria entra em contato com a matéria comum e haverá uma explosão de energia.

Armadilha de antimatéria

Este é um calorímetro, mede a energia de partículas carregadas e neutras. Placas metálicas absorvem as partículas, causando um “chuveiro” e placas de plástico cintilante emitem luz que é detectada e registrada.

Calorímetro

Este computador NeXT foi o primeiro servidor web. Usado por Tim Berners-Lee, que inventou a World Wide Web (WWW) em 1989, quando trabalhava no CERN.

Primeiro servidor web

Na próxima parte da visita ao CERN, mostrarei imagens da visita guiada ao primeiro acelerador de partículas do CERN e outra exposição permanente: O Microcosmo. Aguardem.

 

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About Pedro Ney Stroski

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