PROJETO LHC Large Hadron Collider

PROJETO LHC

Large Hadron Collider

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Introdução

O LHC é um amplo túnel circular, com uma circunferência de 27 quilômetros, enterrado sob uma camada média de 100 metros de terra e rochas. O termo colisor diz respeito ao fato do aparato ser usado a acelerar prótons (e ocasionais íons) em direções opostas, para então poder colidi-los e mostrar quais partículas resulta do processo.

Uma das razões para ele ficar no subsolo é o fato de que encontrar um imóvel de 27 quilômetros acima da terra é algo realmente caro, usa então um túnel cavado originalmente para abrigar um colisor diferente, o Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons (LEP, na sigla em inglês), que foi desativado no ano 2000. Outro detalhe interessante é que toda a terra e rochas acima do aparelho servem como um excelente escudo contra a radiação natural que pode alcançar seus detectores. 

A construção do LHC durou quase 30 anos e estima-se que ela custou aos países-membros do CERN (e outros participantes) € 4,6 bilhões (cerca de R$ 14,5 bilhões). Mas isso não é tudo – como diriam aqueles comerciais de TV paga –, já que também houve mais € 1,43 bilhão (aproximadamente R$ 4,51 bilhões) de gastos com detectores e capacidade computacional, entre outras coisas.

É preciso 120 MW para que o aparelho funcione, quantidade de força que seria o suficiente para alimentar 1,2 milhão de lâmpadas incandescentes de 100 watts ou 120 mil casas medianas da Califórnia. Estima-se que o custo anual de funcionamento do LHC seja de € 19 milhões (quase R$ 60 milhões).

        Neste desafio aplicaremos os conhecimentos de Física para estudar o movimento de alguns feixes de partículas do acelerador LHC, do laboratório CERN, próximo a Genebra, no qual o sucesso do experimento depende dos cálculos teóricos previamente efetuados.

Etapa I:

Passo 1 -                 

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                                       Fe

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                                                       a[pic 5][pic 6]

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                         Fg

Passo 2 -

F=m.a

1,00 N = (1,67 x 10^-24) x ap

      1,00 N         = ap

1,67 x 10^-24

ap=0,59 x 10^27 m/s2        

Passo 3 -

ap = ac

ac =  Fe

       mc

mc  = 207 mp

Fe = 207 mp x ac

Fe = 2 x 10^5 N

Passo 4 -

FM = 5N

F = m.a

FC = m.aC

5N = 1,67x10-27kg x aC

AC = ___5N____

               1,67,10-27kg

AC = 3.10-27 m/s2

Relatório final

O acelerador LHC, assim como outros aceleradores de partículas, funcionam basicamente acelerando partículas com cargas elétricas partindo de um estado inicial em repouso, como é o caso dos prótons e partículas de chumbo. A aceleração das partículas no vácuo, é iniciada através de campos eletromagnéticos presentes na tubulação do LHC, que passam a rodar as partículas em um único sentido no interior do tubo de LHC. De modo geral, os aceleradores de partículas possibilitam a concentração de grande energia em pequeno volume.

Etapa II  -

Passo 1 .

T = 20 µs / 2.10-5 s                                                                             g = 10 m/s²

S = 1 cm                                                                                                  mp= 1.67.10-27

Fe = 5N.                                                              

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5 = µd. 1.67.10-27.10                                                                              Fa = µd.  n

5 = µd. 1,67. 10-26                                                                                                                            Fa=  2,99 .10-26 . 1,67. 10-26