Novo acelerador de partículas será inaugurado em 2018, em Campinas

Quem visita o campus do CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais), em Campinas, já pode ver no solo o traçado de uma circunferência de 235 metros de diâmetro. Não é um aeroporto para discos voadores. Nesse círculo ficará o Sirius, o novo acelerador de partículas da instituição, uma máquina de R$ 1,3 bilhão.

A maior parte será financiada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação. A Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) também contribui para o projeto.

O tamanho do projeto pode não ser muito impressionante comparado aos maiores aceleradores de partículas do mundo –o LHC, na Suíça, tem 8,6 km de diâmetro– mas a máquina brasileira tem a chance de ser a melhor de sua categoria quando for inaugurada, em 2018.

Diferentemente dos aceleradores que produzem colisões entre partículas, o Sirius vai gerar raios de luz síncrotron, tipo especial de radiação. Ela é usada para obter imagens de alta definição em técnicas de análise estrutural de materiais e moléculas.

Dentro do acelerador circulam elétrons que, ao serem desviados por ímãs para seguirem a trajetória do anel, emitem radiação síncrotron pela tangente (veja abaixo).

AMPLO ESPECTRO

A radiação gerada pelo Sirius terá muitas características especiais se comparada a uma fonte de luz comum. Seu espectro será muito amplo, indo desde a luz infravermelha (de frequência baixa) até o raio X (de frequência alta), passando pelas sete cores da luz visível e pelo ultravioleta.

Outra coisa que torna especial a luz gerada pelo Sirius é sua “baixa emitância”. Isso significa que sua radiação será separada em raios distintos e estreitos, com apenas 0,5 micrômetro de largura (0,5% de um fio de cabelo). Focalizados, eles são capazes de seguir longos percursos sem se dispersar, como o laser.

“A emitância, que é medida em uma unidade chamada nanômetros-radianos [nm.rad], é o parâmetro que caracteriza a qualidade da máquina”, explica Liu Lin, uma das cientistas responsáveis pelo projeto do Sirius.

O LNLS (Laboratório Nacional de Luz Síncrotron), divisão do CNPEM encarregada do Sirius, opera desde 1997 outro acelerador, o UVX, que gera raios com emitância de 100 nm.rad em seu anel de 30 m de diâmetro. A do Sirius será de apenas 0,27 nm.rad.

“Será possível sondar objetos menores, com cada vez mais resolução”, explica Hélio Tolentino, pesquisador do LNLS. “Além disso, o Sirius vai produzir mais fótons [partículas de luz], o que permitirá observar materiais com muito mais detalhe.”

Dessa forma, linhas de luz do Sirius serão capazes de analisar amostras de metal e rocha que são opacas diante da capacidade do UVX

A demanda por uma tecnologia melhor já existe no setor de pesquisas de empresas como a Petrobras, que lida com equipamentos de exploração e análise de rochas a serem perfuradas.

O laboratório colocará as linhas de luz à disposição de cientistas que estudam desde proteínas e fármacos até ligas metálicas, passando por análise de solo e produtos da agroindústria. Empresas privadas também podem solicitar espaço nos laboratórios, desde que paguem pelo custo do serviço.

CONCORRÊNCIA

Diferentemente do UVX, que já era uma fonte síncrotron de segunda categoria quando ficou pronta, a nova máquina pretende ser mais competitiva, com potencial real de atrair colaborações com outros países.

“O Sirius vai nascer na liderança”, diz José Roque da Silva, diretor do LNLS, que compara o projeto ao MAX IV, na Suécia, único acelerador em construção no mundo com emitância comparável à do Sirius. Ambos terão elétrons circulando com a mesma energia em seus anéis.

Segundo o cientista, foi a expertise adquirida na construção do UVX, que começou em 1987 e durou dez anos, que permitiu o projeto mais ousado agora.

“Se você quer aprender a fabricar carro, é difícil fazer uma Ferrari logo de cara. Primeiro você tem que fazer um carro mais normal”, compara Roque. “Mas podemos dizer que agora o Brasil está fazendo uma Ferrari.”

Cerca de metade do custo bilionário do acelerador é o prédio que vai abrigá-lo, que requer condições muito específicas. O piso onde o anel acelerador será assentado, por exemplo, terá mais de 500 metros de circunferência, e não pode contrair imperfeições maiores do que 0,25 mm por ano, do contrário vai atrapalhar o funcionamento da máquina.

“Quando você fala isso para um engenheiro, ele cai de costas”, diz Oscar Vigna, responsável por coordenar as obras, iniciadas oficialmente há três semanas. Segundo Roque, o LNLS fez um esforço de articulação com empresas brasileiras para conseguir desenvolver e produzir dentro do país a tecnologia necessária para colocar o Sirius de pé.

Nos próximos dois anos, porém, para que o projeto não atrase o cronograma -algo que em geral implica também um aumento de custo– será preciso obter um fluxo de verbas de R$ 300 milhões anuais. O Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, que abarca o LNLS, havia prometido honrar o compromisso, por considerar o Sirius de importância estratégica para a pesquisa nacional. A Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), também contribui para o projeto.