Apresentação sobre aceleradores de partículas com ênfase no funcionamento dos mesmos.

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

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

3. 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;
Aceleradores de partículas 3

4. CRT
Aceleradores de partículas 4

5. 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.
Aceleradores de partículas 5

6. 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;
Aceleradores de partículas 6

7. Acelerador Linear (LINAC)
Fonte de elétrons polarizada,
SLAC.
Figura 2
Aceleradores de partículas 7

8. Acelerador Linear (LINAC)
Figura 4
• Tubo de
cobre;
3
Figura
Figura 5
Aceleradores de partículas 8

9. Acelerador Linear (LINAC)
• Clístrons
Figura 7
Figura 6
Aceleradores de partículas 9

10. Acelerador Linear (LINAC)
Figura 9
• Eletroímãs
Figura 8
• Detectores
Aceleradores de partículas 10

11. Acelerador Linear (LINAC)
• Funcionamento simplificado:
Clístrons
Fonte de Tubo de Alvo;
partículas cobre
Detector;
Eletroímãs
Aceleradores de partículas 11

12. Acelerador Linear (LINAC)
• 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.
Aceleradores de partículas 12

13. Acelerador Linear (LINAC)
• Formas de detecção: Câmara de bolhas e detector em multicamadas;
Aceleradores de partículas Figura 12 13

14. Aceleradores circulares
• Como funciona: as partículas viajam ao redor de um círculo até
colidirem com o alvo, ao contrario do LINAC.
• TIPOS:
– Cíclotron
– Sincrotron
Aceleradores de partículas 14

15. Aceleradores circulares
• 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
Aceleradores de partículas 15
Figura 13

16. Aceleradores circulares
• CICLOTRON
Figura 14
Aceleradores de partículas 16

17. 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
Aceleradores de partículas 17

18. Aceleradores Circulares
• CICLOTRON: Quando a partícula atinge novamente a região vazia, a
voltagem entre os dês está invertida e a partícula sofre aceleração.
Figura 16
Aceleradores de partículas 18

19. Aceleradores Circulares
• 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.
Aceleradores de partículas 19

20. Aceleradores Circulares
• 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;
Aceleradores de partículas 20

21. Aceleradores Circulares
• 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.
Aceleradores de partículas 21

22. Aceleradores Circulares
• SINCROTRON
Figura 18
Aceleradores de partículas 22

23. CERN
• Organização Européia de Pesquisa Nuclear .
• Maior laboratório de física de partículas do
mundo.
Figura 19
Aceleradores de partículas 23

24. Curiosidades: Raios X
• O que são?
• Aplicação dos Raios X.
• Espalhamento e Produção de RX.
Figura 20
• Níveis de Energia e Fótons de RX.
Aceleradores de partículas 24

25. 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
Aceleradores de partículas 25

26. Curiosidades: TV
• Tubos de Raios Catódicos, TRC, mais conhecidos como CRT.
Figura 23
Aceleradores de partículas 26

27. 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.
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28. 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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