Aceleradores de Partículas

Autores: Andreza Aparecida, Gabriel
Oliveira, Lucas Almeida, Lucas Moura
e Taíle Guerreiro;
Turma: TI – 88231 – 3º ANO - IFBA

Sumário

1. Partículas Fundamentais
2. CRT
3. LINAC
4. Cíclotron
5. CERN
6. Curiosidades
7. Considerações finais
8. Referências

Aceleradores de partículas 2

Partículas Fundamentais

• Prótons: partículas positivas de magnitude equivalente ao elétron e
constituinte do núcleo atômico;

• Elétrons: partícula elementar do átomo com carga elétrica negativa;

• Nêutrons: são partículas eletricamente neutra com massa igual ao
próton e constituinte do núcleo atômico;

• Pósitrons: partícula semelhante ao elétron porém positiva;

• Fótons: pequenos pacotes com energia;


CRT


CRT

• Propriedades dos raios catódicos
– Produzem luminescência nos
corpos com que se chocam.
– Propagam-se com grande
velocidade.
– Propagam-se aproximadamente
em linha reta.
– Atravessam pequenas Figura 1

espessuras de materiais.

Acelerador Linear (LINAC)

• Composto por:
– Fonte de partículas;
– Tubo de cobre;
– Clístrons;
– Eletroímãs;
– Alvos, detectores, sistemas de vácuo;
– Segurança operacional: Sistemas de resfriamento, computação,
blindagem, monitoração e energia elétrica, anéis de armazenagem;



Fonte de elétrons polarizada,
SLAC.

Figura 2



Figura 4
• Tubo de
cobre;

3
Figura
Figura 5



• Clístrons

Figura 7
Figura 6


Figura 9

• Eletroímãs

Figura 8
• Detectores



• Funcionamento simplificado:

Clístrons

Fonte de Tubo de Alvo;
partículas cobre
Detector;
Eletroímãs



• Os eletroímãs mantém o feixe de partículas em sua trajetória;

Figura 10

Figura 11
• Os ímãs são organizados • Não há força magnética no
centro do quadro polo;
com os pólos opostos para • Se os elétrons se extraviam do
confinar o raio de partícula centro, eles sentirão uma
repulsão magnética para o meio.



• Formas de detecção: Câmara de bolhas e detector em multicamadas;

Aceleradores de partículas Figura 12 13

Aceleradores circulares

• Como funciona: as partículas viajam ao redor de um círculo até
colidirem com o alvo, ao contrario do LINAC.

• TIPOS:

– Cíclotron

– Sincrotron



• CICLOTRON
– Inventado por Ernest
Lawrence (1902-1958) em
1929, e foi posto em
operação pela primeira vez
em 1932, na Universidade da
Califórnia, em Berkeley.
– Primeiro Acelerador que
empregou eletroímãs para
fazer as partículas
descreverem orbitas
circulares
Figura 13


• CICLOTRON

Figura 14

Aceleradores Circulares

• CICLOTRON: Quando a partícula positiva atinge a região vazia entre
os dês, ela é acelerada pela força do campo elétrico e a orbita
semicircular seguinte possui um raio maior.

Figura 15


• CICLOTRON: Quando a partícula atinge novamente a região vazia, a
voltagem entre os dês está invertida e a partícula sofre aceleração.

Figura 16


• CICLOTRON: Cada impulso faz
aumentar sua velocidade e sua
energia cinética, projetando-a
para um raio cada vez maior ate
sair do Dê 2 e por fim atingir o

Figura 17
alvo.



• Legenda:

– Dês: eletrodos cilíndricos ocos com uma região vazia entre eles.
– B: Campo magnético
– F: Força
– E: Campo elétrico
– Alvo: pode ser uma partícula ou algum material;



• SINCROTRON
– As partículas se movem no interior de uma câmara sob vácuo
em forma de rosca, chamada de anel acelerador.
– Como os cíclotrons, empregam uma combinação de aceleração
elétrica e confinamento magnético.
– A diferença entre o síncrotron e o ciclotron é que este utiliza o
princípio da estabilidade de fase, mantendo desta forma o
sincronismo entre o campo elétrico aplicado e a frequência de
revolução da partícula.



• SINCROTRON

Figura 18

CERN
• Organização Européia de Pesquisa Nuclear .

• Maior laboratório de física de partículas do
mundo.

Figura 19

Curiosidades: Raios X

• O que são?

• Aplicação dos Raios X.

• Espalhamento e Produção de RX.
Figura 20

• Níveis de Energia e Fótons de RX.


Curiosidades: Raios X

• Dispositivo que Produz Raios X

• Espalhamento Compton

• Experimento de Compton

Figura 22– Dispositivo que Gera Raios X

Figura 21 – Experimento de Compton

Curiosidades: TV

• Tubos de Raios Catódicos, TRC, mais conhecidos como CRT.

Figura 23

Considerações finais

• Conclui-se então como funciona um acelerador de partículas e qual
o seu propósito para a ciência, bem como sua importância na
descoberta de novas partículas.


Referências
• Figura20:http://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/fismod/mod05/images/xray_a
nim.gif - 17/01/2012
• Figura21: Física IV – Young & Freedman - 17/01/2012
• Figura 22: Física IV – Young & Freedman - 17/01/2012
• http://omnis.if.ufrj.br/~fatomica/acelera.html - 17/01/2012
• http://efisica.if.usp.br/moderna/conducao-gas/cap1_08/
• http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/ondas/ondas_eletromagneticas


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