O que é um acelerador linear?
Um acelerador linear é um dispositivo que acelera a matéria a uma alta velocidade, movendo -o para baixo em um caminho linear com campos eletromagnéticos. O termo é mais comumente usado para se referir a um acelerador de partículas linear, ou Linac, que acelera átomos ou partículas subatômicas. O "acelerador linear" também pode se referir a dispositivos que usam eletromagnetismo para impulsionar objetos maiores, como bobinas e pistolas ferroviárias. Os aceleradores de partículas lineares são comumente usados em experimentos de medicina, indústria e científica e aceleradores eletromagnéticos para objetos maiores podem ter aplicações futuras para fins como viagens espaciais e armas. Estes podem ser átomos carregados inteiros, chamados íons ou partículas subatômicas, como prótons e elétrons. Primeiro, a partícula a ser acelerada é gerada por um dispositivo eletromagnético, como uma fonte de cátodo ou íons e liberado em uma câmara de vácuo em forma de tubo, revestida com eletrodos. Os eletrodossão então energizados para criar campos magnéticos oscilantes que transmitem energia à partícula e a aceleram pelo tubo em direção ao alvo do dispositivo. O arranjo preciso dos eletrodos dentro do tubo, a potência e a frequência da energia enviada para os eletrodos e o tamanho dos eletrodos variam de acordo com as partículas que estão sendo aceleradas e o objetivo do dispositivo.
Um exemplo simples e muito comum é o tubo de raios catódicos, comumente usado em televisões, monitores e outras tecnologias de exibição. O tubo do raio catódico impulsiona os elétrons ao tubo até atingir um alvo sólido na extremidade do tubo, feita de materiais luminescentes chamados fósforos, que geralmente são compostos de sulfeto de metal. Isso faz com que parte da energia dos elétrons seja liberada como uma emissão de energia eletromagnética nos comprimentos de onda que o olho humano detecta como luz visível. Máquinas de raios-XUtilizado em medicina e pesquisa biológica, segue um princípio semelhante, disparando fluxos de elétrons em cobre, molibdênio ou tungstênio para produzir emissões de raios-X que podem ser usados para imagem ou, com dispositivos mais poderosos, radioterapia.
Os aceleradores de partículas lineares também são usados em pesquisa científica. Dispositivos pequenos são frequentemente usados para imagens em pesquisa biológica e arqueológica. Os aceleradores lineares usados para pesquisas variam muito em tamanho e podem atingir dimensões verdadeiramente colossais devido aos níveis de energia extremamente altos necessários para produzir alguns dos fenômenos estudados na física moderna. O maior acelerador de partículas lineares da Terra, localizado no Laboratório Nacional do SLAC (Stanford Linear Accelerator Center), em Menlo Park, Califórnia, tem três quilômetros de comprimento.Eles também são usados em alguns processos industriais. Algumas lascas de silício usadas na eletrônica moderna são fabricadas em um processo incorporando aceleradores que impulsionam átomos carregados inteiros em vez de submarinopartículas atômicas, permitindo uma colocação muito precisa dos átomos durante a produção. Os aceleradores também podem ser usados para implantar íons na superfície de materiais como aço, alterando a estrutura do material para torná -lo mais resistente às rachaduras corrosão química.
O termo “acelerador linear” também é usado para dispositivos que impulsionam objetos maiores de maneira semelhante, usando eletromagnetismo para acelerar um projétil ao longo de um caminho reto. Eles funcionam executando eletricidade através de uma bobina de metal enrolada ao redor do barril do dispositivo, um design chamado bobina, motorista de massa ou pistola de Gauss, ou através de um par de trilhos de metal posicionados paralelos entre si, chamados de ferrovia. Um objeto feito de um material ferromagnético, como o ferro, pode ser acelerado pelo barril do dispositivo com os campos magnéticos produzidos por correntes elétricas cronometradas adequadamente. As bobinas foram propostas como uma maneira possível de lançar cargas da superfície da Terra no espaço sideral, e ambas as bobinasS e viagens ferroviárias estão sendo pesquisadas como possíveis armas.