O que é um feixe de partículas?
Um feixe de partículas é um feixe de partículas aceleradas, geralmente partículas carregadas (íons). As aplicações da vida real de um feixe de partículas incluem aceleradores de partículas ("Atom Smashers"), na física do plasma, televisores de tubos de raios de cátodo, telas de computador e terapias contra o câncer. Após uma breve enxurrada de pesquisas sobre armas de feixe de partículas na década de 1980, essas investigações foram descartadas principalmente, com lasers e outras armas de energia direcionadas recebendo a atenção e a pesquisa de hoje em dia. Um exemplo natural de um feixe de partículas seria um raio, onde os elétrons dão um salto de nuvens carregadas negativamente para o solo neutro. A maioria dos feixes de partículas é criada executando um fluxo de partículas através de uma série de dispositivos, cada um dos quais transmite um pouco de empurrão ao feixe, até que seja acelerado a uma velocidade significativa. Em alguns partiAceleradores da CLE, essa velocidade pode chegar a 99,999% da velocidade da luz. Os feixes de partículas compostos por elétrons tendem a ser os mais rápidos, pois essas partículas são mais do que mil vezes mais leve que os prótons e, portanto, podem ser acelerados com mais facilidade.
Embora o termo "feixe de partículas" tenha uma sensação de ficção científica, as vigas de partículas são encontradas em todas as televisões de tubo de raios catódicos. Mesmo todos os cabos elétricos podem ser considerados para conter uma espécie de feixe de partículas de elétrons, mesmo que seu caminho raramente seja linear. Em uma televisão de tubo de raios catódicos, um feixe de partículas é produzido por uma pistola de elétrons. A pistola de elétrons dispara elétrons em uma tela fluorescente, que ilumina em resposta às partículas de entrada, produzindo uma imagem.
Um uso inovador de feixes de partículas está em radioterapia, onde um feixe de partículas é direcionado a matar células cancerígenas. A desvantagem dessa abordagem é dano às células saudáveis e orisco de excesso de exposição à radiação. O mecanismo de ação é a radiação que danifica o DNA das células malignas, fazendo com que elas se tornem incapazes de auto-reproduzir. Um desafio nesse tipo de radioterapia é a formação de tumores de baixo oxigênio-tumores que superam seu suprimento de sangue. Tumores com altos níveis de oxigênio são ideais para a radioterapia, pois bombardear o tecido oxigenado com libera de radiação numerosos radicais livres que causam danos secundários às células cancerígenas.
Os feixes de partículas mais poderosos do mundo são aqueles usados nos maiores aceleradores de partículas, como o Large Hadron Collider (LHC) perto de Genebra, Suíça. O grande colisor de Hadron fica em um túnel de 27 km (17 mi) de circunferência, até 175 m (570 pés) subterrâneo. A um custo de cerca de US $ 10 bilhões (dólares americanos), o LHC é uma das maiores e mais caras máquinas já construídas.