Efeito “fantasma” é descoberto em acelerador de partículas

Um experimento em um acelerador de partículas mostrou a existência de uma estrutura de ressonância específica, capaz de desviar as partículas de um feixe de seu percurso. O efeito já havia sido teorizado e simulado mas, na prática, observá-lo na prática é algo bastante complexo, porque afeta as partículas em um espaço quadridimensional.

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As ressonâncias são fenômenos comuns na física clássica e podem ser encontradas no cotidiano. Elas podem amplificar efeitos como som — tome como exemplo dois diapasões; se produzirmos ondas sonoras em um deles, o  diapasão começa a vibrar na mesma frequência.

Na mecânica quântica, no entanto, a ressonância pode causar imprevistos e até mesmo na perda de algum feixe no acelerador de partículas, prejudicando um experimento. Estudar como essas ressonâncias e fenômenos quânticos se comportam é tão importante quanto desafiador, por serem efeitos “fantasmagóricos”.

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Pela primeira vez, físicos do Super Proton Synchrotron (SPS), em colaboração com cientistas do GSI em Darmstadt, conseguiram provar a existência de uma ressonância específica. Isso deve ajudar a melhorar a qualidade dos feixes de baixa energia e alto brilho em instalações como Grande Colisor de Hádrons, o maior acelerador de partículas do mundo.

Os feixes de um acelerador são o recurso que injeta as partículas — elétrons ou prótons — para os experimentos. As ressonâncias, por sua vez, podem levar as partículas do feixe a se desviarem do curso estabelecido por campos magnéticos poderosos.

Há décadas, físicos tentam estudar o fenômeno indesejado por meio de cálculos e simulações computacionais, mas ainda não haviam demonstrado a existência de ressonâncias específicas. Isso acaba de mudar com a nova conquista do CERN e seus colaboradores.

Os cientistas procuraram em experimentos estruturas de ressonância que exigem medições em planos horizontal e vertical. Para isso, realizaram cerca de 3 mil passagens de um feixe pelo acelerador, observando se as partículas no feixe estavam centralizadas ou deslocadas para algum dos lados bidimensionais.

Como resultado, comprovaram que a ressonância causa os efeitos previstos, mas ainda são necessários mais estudos para descobrir como reduzi-los. Os cientistas agora estão desenvolvendo uma teoria para entender melhor o fenômeno e encontrar maneiras de evitar a perda de feixes no futuro.

A pesquisa foi publicada na revista Nature Physics.

Leia a matéria no Canaltech.

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