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Apr 27, 2023

Laboratório Acelerador Nacional SLAC

É um dos edifícios menos esteticamente agradáveis ​​imagináveis. pintou um

É um dos edifícios menos esteticamente agradáveis ​​imagináveis. Pintado de um bege institucional blá, ele se estende indefinidamente, lembrando um galpão de armazenamento longo e obsessivamente reto. Esta praga na paisagem bucólica da Península pode não exalar o romance dos Jardins Suspensos da Babilônia ou do Colosso de Rodes, mas o acelerador linear em Stanford é uma das maravilhas do mundo - um monumento à busca incessante da humanidade para entender o universo.

O acelerador de partículas é a espinha dorsal do SLAC National Accelerator Laboratory, um complexo de 426 acres em Stanford, perto da Sand Hill Road, perto do principal campus da universidade. As sementes do que viria a ser o SLAC foram plantadas em 10 de abril de 1956, quando o Stanford'sWolfgang"Pedaço"Panofsky recebeu um grupo de colegas físicos em sua casa para propor um projeto audacioso: o maior e mais caro instrumento de pesquisa física do mundo - um acelerador de elétrons linear de 2 milhas de $ 114 milhões. Oficialmente chamado de Stanford Linear Accelerator Center, ou SLAC, mas carinhosamente referido pelos cientistas de Stanford como "o Monstro", na época, seria o maior projeto de ciência civil financiado pelo governo dos EUA.

Os aceleradores lineares são essencialmente rifles enormes que disparam balas de elétrons – cuja velocidade é aumentada para 99,999% da velocidade da luz por poderosas máquinas de micro-ondas chamadas klystrons – por um cano longo e reto em alvos subatômicos como prótons. Quando os elétrons colidem com o alvo, espectrômetros usando ímãs maciços medem os detritos de partículas gerados. Isso permite que os cientistas estudem os objetos mais elementares existentes e as forças que os mantêm juntos e os separam.

Em 1962, a construção começou em duas estruturas, cada uma com 2 milhas de comprimento - uma acima do solo abrigando 245 klystrons e outra 25 pés abaixo do solo abrigando o acelerador. Precisão foi necessária em sua construção, levando em consideração a curvatura da Terra (um ajuste vertical de 20 polegadas em 2 milhas).

Em maio de 1966, o primeiro feixe de elétrons derrubou o acelerador e colidiu com um próton alvo. Dois anos depois, o Monstro foi usado para matar um dragão teórico que há muito irritava os físicos. Uma série de experimentos de dispersão de prótons provou que as partículas dentro dos prótons não eram apenas uma conveniência matemática, como se pensava anteriormente, mas realmente existiam. Eles foram nomeados quarks, após uma palavra emJames Joyce Finnegan's Wake. físico SLACRichard E Taylore seus colaboradores do MIT dividiram o Prêmio Nobel por esta pesquisa sobre quarks.

Com base no sucesso do acelerador linear, os cientistas começaram a colidir partículas diretamente umas nas outras, usando uma estrutura circular chamada Stanford Positron Electron Accelerating Ring, ou SPEAR. Quando elétrons e antielétrons (também conhecidos como pósitrons) colidiram no anel, novas partículas foram reveladas: o quark encantado e o lépton tau. Essas descobertas revolucionaram a física de alta energia e levaram a mais dois prêmios Nobel para os cientistas do SLAC.

O acelerador linear em Stanford é um monumento à busca incessante da humanidade para entender o universo.

Os pesquisadores do SLAC também fizeram reutilização criativa de suas máquinas para construir novos instrumentos de ponta. Um efeito colateral do SPEAR estimulou o primeiro. Os cientistas sabiam que os elétrons que circulavam o anel emitiam poderosos raios-X, conhecidos como radiação síncrotron, que a maioria considerava um incômodo prejudicial e prejudicial. Mas alguns cientistas perspicazes perceberam que os raios-X poderiam ser usados ​​para realizar pesquisas que nenhuma outra máquina poderia realizar. Assim nasceu o Stanford Synchrotron Radiation Project, mais tarde chamado de Stanford Synchrotron Radiation Lightsource, ou SSRL. A máquina de raios X mais poderosa do mundo, permite aos cientistas estudar o mundo em nível atômico e molecular.

O segundo reaproveitamento foi ainda mais dramático. Em 2008, com o acelerador linear original do SLAC obsoleto, um pivô foi feito para uma nova tecnologia até então não testada: lasers de raios-X. Os cientistas propuseram utilizar o terço final do acelerador para produzir um feixe de elétrons, como antes, e adicionar uma inovação revolucionária: usando ímãs poderosos, eles mexeriam os elétrons, produzindo raios-X que então se transformariam em pulsos de laser. Isso renderia raios-X 10 bilhões de vezes mais brilhantes que os do SSRL, permitindo que os pesquisadores registrassem imagens de objetos e processos extremamente pequenos, em tempo real. Com efeito, permitiria aos cientistas fazer filmes de química e biologia em ação.