Um novo instrumento de diagnóstico de feixe desenvolvido por investigadores do Grupo QUASAR da Universidade de Liverpool está agora totalmente operacional no Large Hadron Collider (LHC), o acelerador de partículas mais poderoso do mundo. Isto marca um avanço significativo no campo da física dos aceleradores, permitindo um monitoramento mais preciso e não invasivo de feixes de partículas de alta energia.
O desafio da medição de feixes
Medir as propriedades dos feixes de partículas em energias extremas é uma tarefa complexa. Os métodos tradicionais muitas vezes interrompem os próprios feixes, comprometendo a precisão dos experimentos. O novo dispositivo, conhecido como monitor Beam Gas Curtain (BGC), supera esse desafio ao fornecer medições contínuas e não invasivas durante todo o ciclo operacional do LHC.
Como funciona a cortina de gás de feixe
O monitor BGC utiliza uma folha ultrafina de gás néon – uma “cortina” – que interage com os feixes circulantes de prótons ou íons de chumbo. Essa interação produz flashes fracos de luz fluorescente, que são capturados por um sofisticado sistema óptico. Ao analisar estes flashes, os cientistas podem determinar o tamanho e a qualidade do feixe com uma precisão sem precedentes, desde a fase inicial de injeção (450 GeV) até à energia de pico do LHC (6,8 TeV).
Anos de desenvolvimento culminam em sucesso
A tecnologia por trás do monitor BGC foi concebida e refinada ao longo de uma década no Grupo QUASAR. Liderada pelo professor Carsten P. Welsch, a equipe superou vários obstáculos técnicos, incluindo compatibilidade de vácuo, design óptico e integração de software. O dispositivo passou por extensos testes no Instituto Cockcroft antes de ser instalado no CERN.
Desempenho validado e impacto futuro
O desempenho do monitor BGC superou as expectativas, fornecendo medições de alta precisão para feixes de prótons e íons pesados. A validação independente confirma que os resultados estão intimamente alinhados com os diagnósticos estabelecidos do LHC, como o Telescópio de Radiação Síncrotron de Feixe e varreduras de emitância nos experimentos ATLAS e CMS.
A aprovação do monitor BGC para operação contínua (~2.000 horas por ano) abre as portas para sistemas semelhantes em outras grandes instalações de pesquisa. Isto inclui a Fonte Europeia de Espalação na Suécia, o Colisor de Íons Elétrons nos EUA e até mesmo aplicações de aceleradores médicos.
“Esta conquista mostra como a inovação baseada nas universidades pode moldar diretamente as ferramentas que mantêm os maiores instrumentos científicos do mundo em funcionamento”, disse o Professor Welsch. “É um momento de muito orgulho para Liverpool e para todos os estudantes e investigadores que contribuíram para esta jornada notável.”
O monitor BGC representa um avanço significativo na tecnologia de aceleradores, permitindo controle e monitoramento mais precisos de feixes de partículas nas principais instalações científicas do mundo
