Testando os lasers do Large Hadron Collider (crédito: CERN)

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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

CURSO: ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO

DISCIPLINA ELETRICIDADE BÁSICA

TRABALHO DE PESQUISA SOBRE CERN

SÃO PAULO

2013

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Testando os lasers do Large Hadron Collider (crédito: CERN)

Este trabalho é o resumo do conteúdo de divulgação pelo Governo de Portugal, por meio da página web da Fundação para a Ciência e Tecnologia do Ministério da Educação e Ciência daquele País.

CERN - European Organization for Nuclear Research

Foi criado em 1953 de acordo com a convenção assinada pelos Membros Fundadores. O principal objetivo desta organização científica foi a "promoção e a colaboração entre Países Europeus na área da investigação fundamental no domínio da Física das Altas Energias (FAE), de modo a permitir à Europa a liderança nesse domínio". Desde então, o CERN é o maior laboratório de física de partículas do mundo, localizado em Meyrin na região noroeste de Genebra, na fronteira Franco-Suíça.

Financiado por vinte Estados Membros (Alemanha, Áustria, Bélgica, Bulgária, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Grécia, Holanda, Hungria, Itália, Noruega, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, República Eslovaca, Suécia e Suíça.), porém, oito organizações internacionais e países possuem o estatuto de observador no Conselho do CERN (União Europeia, Índia, Israel, Japão, Rússia, Turquia, UNESCO e Estados Unidos). Atualmente, é o local de trabalho diário para aproximadamente 2200 funcionários de várias culturas e nacionalidades a tempo inteiro, e ainda 8000 cientistas e engenheiros visitantes provenientes de todo o mundo.

São utilizados os maiores e mais complexos instrumentos científicos para criar as condições necessárias na detecção e estudo dos constituintes básicos da matéria e da antimatéria, que vão possibilitar a demonstração das teorias fundamentais da física de partículas, e a descoberta dos princípios elementares da criação do mundo como o conhecemos. Para gerar essas condições, um conjunto de aceleradores de partículas, entre os quais o maior acelerador de partículas do mundo o LHC (Large Hadron Collider) que acelera 02 feixes de partículas a altas energias, que irão colidir em 4 pontos dentro do acelerador, onde estão instalados detectores de partículas de dimensões colossais, para registar os resultados destas colisões. Da ciência dos materiais às tecnologias de informação, da supercondutividade à geodesia de precisão, a física de partículas exige níveis de qualidade extremos, fazendo do CERN um importante banco de ensaio para domínios variados de inovação tecnológica.

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O complexo de aceleradores do CERN é uma sucessão de máquinas que aceleram partículas a energias cada vez maiores. Cada máquina aumenta a energia de um feixe de partículas, antes de injetar o feixe no lado da máquina em sequência. No Large Hadron Collider (LHC) - o último elemento dessa cadeia - feixes de partículas são aceleradas até a energia recorde de 04 TeV por feixe. A maioria dos outros aceleradores da cadeia têm os seus próprios corredores experimentais onde feixes são utilizados nas experiências, a energias mais baixas.

A fonte de prótons é uma simples garrafa de gás hidrogênio. Um campo eléctrico é utilizado para retirar átomos de hidrogénio dos seus elétrons para produzir prótons. Linac 02, o primeiro acelerador na cadeia, acelera os protões para a energia de 50 MeV. O feixe é então injetado na Proton Synchrotron impulsionador (PSB), que acelera os protóns a 1,4 GeV, seguido por Proton Synchrotron (PS), que empurra o feixe 25 GeV. Prótons são então enviados para o Super Proton Synchrotron (SPS), onde são acelerados a 450 GeV.

Os prótons são finalmente transferidos para os dois tubos de feixe do LHC. O feixe em um tubo circula no sentido horário, enquanto a trave em outro tubo circula no sentido contrário. Ele leva cerca de 4 minutos e 20 segundos para encher cada anel do LHC, e 20 minutos para os prótons para chegar ao seu máximo de energia de 04 TeV. Beams circulam por muitas horas dentro dos tubos de feixe do LHC, sob condições normais de operação. Os dois feixes são levados a uma colisão entre quatro detectores - ALICE, ATLAS, CMS e LHCb - onde o total de energia no ponto de colisão é igual a 8 TeV.

O complexo inclui o acelerador Antiproton Decelerator ea linha de Isótopos Massa Separator (ISOLDE) facilidade, e alimenta o CERN Neutrinos para Sasso projeto Gran (CNGS) e área de ensaio da Compact Linear Collider, bem como o nêutron facilidade time-of-flight (nTOF).

Prótons não são as únicas partículas aceleradas no LHC. Íons de chumbo para o LHC começar a partir de uma fonte de chumbo vaporizado e entrar Linac 03 antes de ser recolhido e acelerado no Ion Energia Anel Low (LEIR). Eles, então, seguir o mesmo caminho para o máximo de energia como os prótons.

O Centro de Controle CERN combina salas de controle para aceleradores do laboratório, o sistema de distribuição criogênica e infraestrutura técnica. Ele contém 39 estações de operação para quatro áreas diferentes - o LHC, o SPS, o complexo PS e infraestrutura técnica.

LHC - Large Hadron Collider

É o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo. Tudo começou pela primeira vez em 10 de setembro de 2008, e continua a ser a mais recente adição ao complexo de aceleradores do CERN. O LHC consiste de um anel de 27 km de ímanes supercondutores com uma série de estruturas de aceleração para aumentar a energia das partículas ao longo do caminho.

Dentro do acelerador, dois feixes de partículas de alta energia viajar a uma velocidade próxima à da luz antes que eles são feitos a colidir. As vigas de viajar em direções opostas em tubos de feixes separados - dois tubos mantida à vácuo ultra. Eles são guiados em torno do anel acelerador por um forte campo magnético mantido por supercondutores eletroímãs. Os eletroímãs são construídos a partir de bobinas de cabo elétrico especial que opera em um estado supercondutor, conduzindo de forma eficiente eletricidade sem resistência ou perda de energia. Isso requer refrigeração os ímãs para -271,3 ° C - a temperatura mais fria do que o espaço sideral. Por esta razão, muito do acelerador está ligado a um sistema de distribuição de hélio líquido, o qual arrefece os magnetos, bem como para outros serviços de fornecimento.