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Aceleradores de partículas são laboratórios gigantes. Por fora, parecem grandes túneis, que podem ser retos ou em forma de anel e ter vários quilômetros de extensão. Dentro deles, as partículas que compõem os átomos – como prótons e elétrons – são aceleradas a velocidades próximas à da luz para que elas possam bombardear núcleos atômicos estáveis. Se você quer saber um pouco mais, leia o artigo que escrevemos sobre os aceleradores de partículas e o que eles fazem. Mas depois volta pra cá, ok?

No ano de 2008, o mundo inteiro voltou a sua atenção para o maior acelerador de partículas do mundo, o LHC. O gigante de 27 km de circunferência e 8,6 km de diâmetro tenta usar a tecnologia para recriar um ambiente semelhante ao do início do Universo. Com ele, a ciência já detectou o bóson de Higs – a partícula sub-atômica que confere massa a quarks e elétrons (sem ele, não seriam formados os átomos, e o Universo seria só um monte de partículas flutuando por aí).

É bem difícil imaginar a dimensão e a importância disso tudo. A boa notícia é que o canal britânico de televisão BCC produziu um vídeo em 360 graus dentro do acelerador e você pode dar uma voltinha em um dos lugares mais importantes para a ciência moderna!

O vídeo de cerca de três minutos explica algumas características do acelerador, em inglês, mas mesmo para quem não entende a língua, o passeio pelas instalações é bem simples: basta clicar no vídeo e utilizar o mouse para arrastar e virar para o lado que desejar. Você também pode usar as setas para girar a câmera. Aproveite o passeio!

Se assim como nós, você também fica fascinado com essas estruturas, vai adorar conhecer histórias e saber como é trabalhar dentro de um acelerador. Isto, porque já entrevistamos brasileiros que trabalham em aceleradores de partículas pelo mundo, vem ler:

 

 – Conheça o jaraguaense que trabalha com aceleradores de partículas na Suécia.

- O brasileiro que está há 17 anos trabalhando com aceleradores na Suíça.

Entrevista

Conheça o jaraguaense que trabalha com aceleradores de partículas na Suécia

O avanço da tecnologia exige ferramentas cada vez melhores, já falamos aqui sobre os tipos de aceleradores de partículas e…

21 de setembro de 2018
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O avanço da tecnologia exige ferramentas cada vez melhores, já falamos aqui sobre os tipos de aceleradores de partículas e como existem profissionais em laboratórios gigantescos, descobrindo coisas sobre nossa saúde, existência e matéria. Algo comum para pesquisadores, porém um mistério para a população em geral. Mas não para o jaraguaense Rafael Baron, com quem tivemos uma conversa super inspiradora que você poderá ler logo abaixo.

O Rafael foi o primeiro funcionário dedicado ao projeto Sirius, laboratório de aceleradores de elétrons de Campinas, um dos mais sofisticados do planeta. Hoje, o engenheiro de Jaraguá do Sul trabalha na Suécia, no European Spallation Source ERIC (ESS), um dos maiores projetos de infraestrutura de ciência e tecnologia que está sendo construído atualmente. O projeto e a construção das instalações incluem o acelerador de prótons linear mais potente já construído.

Ficou curioso? Então embarque com a gente nessa viagem para dentro do ESS! Confira a entrevista exclusiva abaixo com o Rafael!

Museu WEG: Como você chegou até o European Spallation Source ERIC e como começou a trabalhar com aceleradores de partículas? É uma paixão antiga ou descobriu depois de alguma experiência?

Rafael: Essa é uma pergunta muito interessante, pois ela tem muita relação com minha vida e meus amigos de Jaraguá do Sul. Estudei praticamente a minha vida inteira no Colégio Jaraguá, e me lembro frequentemente de coisas que aprendi na escola, sejam estes ensinamentos para a vida ou ensinamentos técnicos. Sou muito grato a todos os meus colegas, professores, zeladores, guardas, o pessoal da cantina, etc. Todos foram muito importantes na formação.

“A minha relação inicial com a engenharia é estreitamente relacionada com a música.”

Eu sempre gostei muito de violão, então comecei a fazer um curso de música quando tinha aproximadamente 13 anos. Ao mesmo tempo, eu sempre gostei de vasculhar os equipamentos eletrônicos que tínhamos em casa. Até que um dia decidi fazer meu próprio amplificador de guitarra. E foi aí que tudo começou. Precisei visitar muitas vezes a biblioteca pública, a UNERJ, falar com diferentes pessoas, pesquisar muito sobre o assunto, e isso me fez aprender muito.

Além disso, uma pessoa muito importante nesta etapa foi um jaraguaense muito conhecido na região, o Sr. Zehnder. Eu lembro que, sempre que possível, eu visitava a loja de rádios e componentes eletrônicos aos sábados de manhã para conversar com seu Zehnder sobre amplificadores valvulados. Até que um dia ele me deu algumas válvulas velhas de rádio e eu iniciei o projeto de amplificador de guitarra valvulado.

Foi nessa época que aprendi muita coisa sobre sistemas eletrônicos. Quando não encontrava os componentes, transformadores e válvulas, eu ia até o lixão de Jaraguá (que ficava onde hoje é a Arena Jaraguá) para pegar componentes de rádios e televisões antigas. Aprendi muito com as pessoas que trabalhavam no lixão e pude também entender melhor as condições em que elas trabalhavam.

Depois de algum tempo, quando estava no terceiro ano do CEJA, eu estava muito em dúvida sobre qual área profissional seguir. Até que o pai de um amigo meu que trabalhava na WEG, Paulo Torri, me levou para uma visita na empresa. E foi aí que decidi realmente seguir a área de engenharia elétrica. Então comecei o curso na UDESC, em Joinville, mas ainda nos semestres iniciais passei no vestibular para a UNICAMP e decidi me mudar para Campinas (SP). Na UNICAMP, tive diversas oportunidades de trabalho e aprendizado, e foi no último ano de faculdade que eu consegui uma vaga para trabalhar com aceleradores, no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS).

Após um ano trabalhando com uma bolsa de iniciação científica, fui contratado como o primeiro funcionário dedicado ao projeto Sirius, onde trabalhei numa equipe fantástica que desenvolve sistemas de diagnóstico para aceleradores. Portanto, o meu trabalho com aceleradores foi algo que eu descobri devido ao LNLS em Campinas, que me possibilitou conhecer pessoas de diversos aceleradores no mundo. Após algum tempo, recebi uma proposta de emprego do ESS, a qual aceitei.

Museu WEG: Você pode comentar como é o dia a dia no ESS?

Rafael: No ESS, trabalhamos diariamente com pessoas de diversas nacionalidades. O ESS é um projeto muito internacional, onde aproximadamente metade dos funcionários são suecos e a outra metade são de outras 49 nacionalidades. As minhas responsabilidades são relacionadas com uma atividade denominada Líder de Sistema de um tipo específico de sistema do acelerador, o Monitor de Posição de Feixe (BPM – Beam Position Monitor). A minha equipe trabalha com diferentes grupos do ESS, mas também temos parceiros em diferentes países europeus, como por exemplo, Alemanha, Espanha e Itália. Reuniões entre essas equipes são frequentes e diárias, onde decisões precisam ser tomadas rapidamente.

Os suecos têm um horário de trabalho que vai de 9 horas da manhã até as 17 horas, sendo muito raro ver pessoas no escritório após este horário. Porém, durante este período as atividades são intensas. É frequente precisar trabalhar com alguma pessoa e descobrir que ela está em uma licença de trabalho, seja para aprimoramento técnico (cursos) ou então em licença paternidade/maternidade. Na Suécia temos essa interessante política, onde os pais que tem um filho, podem tirar auxílio parental de até 480 dias, divididos entre o pai e a mãe, sendo o pai obrigado a tirar pelo menos 3 meses de licença. Desta maneira os pais dividem o tempo de cuidado da criança nos primeiros meses de vida.

Museu WEG: Quais os projetos mais legais que já participou ou que está participando?

Rafael: Eu trabalho com diversos projetos no ESS. Mas o mais interessante é o Monitor de Posição do Feixe, onde o sistema é responsável por monitorar a posição e velocidade do feixe de elétrons ao longo do acelerador de 600 metros. Neste sistema, o monitoramento do feixe de prótons, composto por milhares de pequenos pacotes de prótons viajando a uma velocidade próxima a velocidade da luz (aproximadamente 300.000 km/s), distanciados de 2.8 nanosegundos (um bilionésimo de segundo), e detectados a uma taxa de 100 milhões de vezes por segundo em 4 monitores simultâneos, sincronizados em intervalos de tempo da ordem de femtosegundos! É feito por 100 BPMs espalhados ao longo dos 600 metros de acelerador. O sistema é responsável por monitorar a posição do feixe de Prótons no acelerador e também por fazer a leitura e correção da energia do feixe de Prótons.

Imagem-RafaelFoto aérea do acelerador, que fica em um túnel linear no subsolo

– Para ver mais fotos do ESS, clique aqui.

– Se você tem curiosidade de saber como é o ESS por dentro (lembre-se que ele ainda está em construção), o Rafael sugere que você assista a esse vídeo.

Museu WEG: Para você, qual a importância de um laboratório de aceleradores de partículas para a população?

Rafael: Aceleradores de partículas estão diretamente e indiretamente presentes em nossas vidas, diariamente. Vou citar alguns exemplos: Se observarmos os componentes que temos dentro de nossos celulares, relógios, computadores e outros equipamentos eletrônicos, poderemos observar que eles são compostos por diversos dispositivos menores, baseados em materiais que apresentam uma característica denominada semicondutividade. Durante a fase de desenvolvimento e as etapas da produção destes materiais semicondutores, esses dispositivos passam por aceleradores de partículas dos mais variados tipos. Para desenvolver o semicondutor, aceleradores como o Sirius, são usados para observar a estrutura do material. Na produção dos semicondutores, aceleradores chamados de implantadores de íons são utilizados para tal função.

Outro exemplo: quando temos alguma pessoa de nossa família que está com câncer e precisa passar por uma etapa de radioterapia, mal sabem os pacientes que a fonte de radiação vem de um acelerador linear, utilizado para gerar e implantar a radiação na região afetada e assim matar as células cancerígenas. Outros tipos de tratamentos de câncer, utilizando aceleradores de prótons combinados com ressonância magnética nuclear, estão sendo atualmente utilizados em alguns hospitais e, talvez, em breve teremos aceleradores melhores para tratamento da doença. Quem sabe, teremos equipamentos brasileiros para esta finalidade. A engenharia brasileira é muito capaz de desenvolver estes equipamentos.

Outra aplicação presente diariamente em nossas vidas está relacionada ao desenvolvimento de remédios. Durante sua fase de projeto, alguns são submetidos à radiação gerada por aceleradores de partículas para visualização e engenharia de sua estrutura molecular.

Diversos outros exemplos são possíveis, sendo estes somente alguns poucos tipos de aceleradores e suas utilizações.

***

Incrível, não é mesmo? O Rafael começou a se interessar por engenharia quando decidiu criar seu próprio amplificador de guitarra e hoje trabalha em dos mais importantes projetos de infraestrutura de ciência e tecnologia do mundo!

Ele ainda ressaltou a importância de compartilhar a realidade do ESS entre as pessoas interessadas em aprender sobre a área. Saber com tantos detalhes sobre sua profissão, e como os aceleradores de partículas estão tão presentes em nossa vida, foi realmente inspirador.

Agradecemos ao Rafael Baron por compartilhar sua experiência e conhecimento com todos nós. Agora, sua história é motivo de orgulho e exemplo para todos os jaraguaenses.

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Conheça os tipos de aceleradores de partículas e o que eles fazem

Falamos aqui sobre o Projeto Sirius, um dos mais sofisticados aceleradores Síncrotron do planeta que está sendo construído em Campinas/SP….

Falamos aqui sobre o Projeto Sirius, um dos mais sofisticados aceleradores Síncrotron do planeta que está sendo construído em Campinas/SP. Mas hoje, vamos falar sobre os outros tipos de aceleradores de partículas. Afinal, o que eles fazem e qual a finalidade do seu uso por pesquisadores científicos?

simulação

Simulação: Projeto Sirius

Apesar do conceito de “acelerar partículas” existir há muito tempo e de certo modo ser comum para pesquisadores, para a população em geral isso não passa de um mistério. Por isso, resolvemos falar um pouco mais sobre essa grande revolução no mundo da ciência.

Aceleradores de partículas
Eles são laboratórios gigantes. Por fora, parecem grandes túneis, que podem ser retos ou em forma de anel e ter vários quilômetros de extensão. Dentro deles, as partículas que compõem os átomos – como prótons e elétrons – são aceleradas a velocidades próximas à da luz para que elas possam bombardear núcleos atômicos estáveis.

A utilização desse tipo de equipamento é muito importante, afinal de contas, somente com ele é possível quebrar partículas incrivelmente densas e milhões de vezes menores que o átomo.

Existem diversos tipos de aceleradores de partículas, como: Aceleradores de elétrons (o Sirius e o Max IV), Colisores de Partículas (como o CERN) e os Aceleradores de Prótons (como o PSI e o ESS).

Aceleradores de Elétrons
Quando elétrons são acelerados até velocidades próximas a da luz e têm a sua trajetória desviada por um campo magnético, eles emitem uma luz com alto brilho que penetra a matéria e revela a estrutura atômica de materiais.

Atualmente, há um acelerador de elétrons instalado no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em Campinas/SP. Ele já serviu como base para milhares de pesquisas em áreas como medicina, biologia, química, física e ciências de materiais.

Colisores de Partículas
A Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, conhecida como CERN é o maior laboratório de física de partículas do mundo, localizado em Meyrin, na fronteira Franco-Suíça e o LHC também é um dos maiores.

Ele consiste em um amplo túnel circular, com uma circunferência de 27km, enterrado sob uma camada média de 100 metros de terra e rochas. O termo colisor diz respeito ao fato do aparato ser usado para acelerar prótons em direções opostas, para colidirem e mostrarem quais partículas resultam do processo.

Fonte da imagem: Reprodução/Neatorama

Fonte da imagem: Reprodução/Neatorama

Aceleradores de Prótons

Existe um laboratório de acelerador de prótons no ESS (European Spallation Source), e o PSI (Paul Scherrer Institut) que possui um Centro de Terapia de Prótons.

É interessante como este tipo de tecnologia promove o conhecimento em outras áreas. Os aceleradores de prótons são muito úteis para tratamentos de câncer. Muitos dos componentes utilizados em aceleradores de partículas também são aplicados em equipamentos de tomografia, em menor quantidade, tamanho e precisão do que em um acelerador de partículas, mas com construção e princípio de funcionamento muito próximos.

Ou seja, existem muitos profissionais e cientistas em laboratórios gigantescos de aceleradores de partículas pelo mundo que estão pesquisando e descobrindo coisas sobre a nossa saúde, sobre a nossa existência e sobre a matéria. O que é essencial para nossa constante evolução e para o descobrimento de curas para doenças, por exemplo.

Se você quiser saber mais sobre o projeto Sirius, laboratório de aceleradores de elétrons de Campinas, acesse aqui.

Fonte: Mundo Educação, Mundo Estranho e Neatorama

buraco negro

Buraco negro: Parece que Einstein acertou mais uma vez

Estima-se que os buracos negros sejam fenômenos cósmicos que se originam quando uma estrela entra em colapso. O restante de…

Estima-se que os buracos negros sejam fenômenos cósmicos que se originam quando uma estrela entra em colapso. O restante de sua matéria fica limitado a uma pequena região, que logo dá lugar a um imenso campo gravitacional, levantando algumas das questões mais complexas sobre a natureza do espaço e do tempo e, agora, até mesmo sobre nossa existência.

A primeira imagem de um buraco negro representa um marco histórico para a astrofísica, mas também serve para confirmar e validar a teoria geral da relatividade do renomado físico Albert Einstein, agora os buracos negros são reais, não mais uma simulação de cálculos teóricos.

Na imagem, registrada de 05 a 11 de abril de 2018, o buraco negro parece um anel laranja em torno de uma silhueta redonda escura, na qual os astrônomos reconheceram o buraco negro na galáxia batizada de M87, e, para ter ideia da sua dimensão, ele é maior que o tamanho de nosso Sistema Solar inteiro. Ele não se localiza exatamente no centro da galáxia, mas a 22 anos-luz na lateral — o que facilitou o reconhecimento, o buraco negro tem 40 bilhões de quilômetros de diâmetro – cerca de 3 milhões de vezes o tamanho de nosso planeta – e é descrito pelos cientistas como um “monstro”.

 

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Simulação / expectativa /  imagem real (@thelionlaw)

 

Nenhum telescópio, sozinho, seria poderoso o suficiente para visualizar o buraco negro.

Assim, o professor Sheperd Doeleman, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, liderou um projeto para montar uma rede de oito telescópios interligados. Juntos, eles formam o Telescópio Event Horizon e podem ser considerados como uma variedade de pratos do tamanho de um planeta.

Cada um está localizado no alto de uma variedade de locais exóticos, incluindo vulcões no Havaí e no México, montanhas no Arizona e na Sierra Nevada espanhola, no deserto do Atacama no Chile e na Antártida. Uma equipe de 200 cientistas apontou os telescópios em rede em direção à M87 e examinou seu coração durante um período de 10 dias.

A primeira imagem de um buraco negro coincide com os simulações baseadas nas equações de Einstein, que previam um anel brilhante no entorno de uma forma escura. Nessa simulação, a luz seria produzida por partículas de gás e poeira aceleradas em alta velocidade e destruídas pouco antes de desaparecer no buraco. A área escura seria a sombra que o buraco lança nesse turbilhão.

Esta imagem permitirá novos estudos, ninguém ainda sabe como o anel luminoso é realmente criado, e muito menos o que acontece quando um objeto entra no buraco negro. Cientistas acreditam que existam explicações mais complexas para a gravidade ainda não descobertas, nem mesmo por Einstein, e é no buraco negro que, provavelmente, essas limitações devem ser expostas.

Outra curiosidade é que a luz é mais brilhante do que todas as bilhões de outras estrelas da galáxia combinadas – e é por isso que ela pode ser vista da Terra. A borda do círculo visto na imagem é o ponto no qual o gás entra no buraco negro, do qual nem mesmo a luz pode escapar. É o ponto em que todas as leis da física são quebradas.


Fontes:

BBC | El Pais

magnetismo

#MomentoCientista: eletromagnetismo terrestre

Você sabia que nosso planeta se comporta como um grande ímã? Essa observação foi feita em 1600, quando o físico…

Você sabia que nosso planeta se comporta como um grande ímã? Essa observação foi feita em 1600, quando o físico e filósofo britânico William Gilbert assinalou essa semelhança. O fenômeno magnético terrestre, no entanto, já era usado há muito tempo, com as famosas bússolas em navegação.

Esse grande imã chamado Terra possui um campo magnético criado através do movimento constante de rotação. Inclusive, é por esse motivo que os polos sul e norte ganharam esse nome: o planeta também possui um magnetismo proveniente do movimento do seu núcleo.

Logo, se soltarmos um imã sobre a Terra, ele irá mostrar os lados norte ou sul, por esse motivo a bússola indica a direção norte, sendo que sua agulha aponta para uma direção de acordo com o magnetismo da Terra. Assim, como o princípio do eletromagnetismo de cargas positivas e negativas, dentro do magnetismo se aproximarmos dois pólos nortes eles se repelem, mas se forem pólos contrários a tendência é a atração.

E sabe o que nos mantém firmes na superfície e também nos protege das partículas de eletromagnetismo que vem do espaço? Ele mesmo: o magnetismo. O campo magnético da Terra protege o planeta dos chamados raios cósmicos, feixes de partículas de altas energias que vêm do Sol. Ao se aproximar da Terra, as partículas carregadas eletricamente são desviadas, devido à interação magnética, em direção aos polos. Essas partículas são desaceleradas ao entrar na atmosfera, emitindo radiação. A visualização desse fenômeno é chamada de AURORA, que pode ser Boreal (Norte) ou Austral (Sul).

Aurora Boreal

Aurora Boreal. Fonte: reprodução.

Podemos comprovar a perfeição de como funciona o magnetismo terrestre através de um experimento com uma bolinha de isopor, um imã e alguns grampos. Quer saber como? Veja neste vídeo como fazer seu próprio protótipo de eletromagnetismo terrestre em casa!

Viu só? É possível ver o magnetismo em 3D e associá-lo ao magnetismo da Terra. Uma experiência simples e muito interessante. Você pode substituir a limalha de ferro por grampos de grampeador “esmagadinhos”. =)

Entrevista

Entrevista: o brasileiro que está há 17 anos trabalhando com aceleradores na Suíça

Este mês conversamos com o Marcos André Gaspar, brasileiro, carioca e colaborador há quase 18 anos do Paul Scherrer Institute…

Este mês conversamos com o Marcos André Gaspar, brasileiro, carioca e colaborador há quase 18 anos do Paul Scherrer Institute (PSI), simplesmente o maior instituto de ciências naturais e engenharia da Suíça. O instituto realiza pesquisas de ponta e suas principais áreas são: matéria e materiais, energia e meio ambiente e saúde humana. No artigo anterior, falamos como o PSI revolucionou o tratamento do câncer com a próton terapia. Se quiser saber mais, clique aqui para ler.

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O Paul Scherrer Institute opera um amplificador de Fonte de Luz Suíça (Swiss Light Source – SLS), um síncrotron de 3ª geração usado para acelerar partículas à velocidade da luz. Para melhorar a frequência de amplificação, foi desenvolvido um Amplificador com Rádio Frequência. O principal objetivo do projeto é melhorar a eficiência a qualquer momento do processo. Nosso entrevistado de hoje é responsável por este projeto! São mais de 12 mil linhas de código de programação escritas exclusivamente pelo Marcos.

Swiss Light Source (SLS) no Paul Scherrer Institut

Swiss Light Source (SLS) no Paul Scherrer Institut

Está preparado(a) para conhecer o Marcos um pouquinho mais? Vem com a gente!

Museu WEG: Olá Marcos, estamos curiosos! O que você faz no PSI? Como é o seu trabalho?

Marcos Garcia: Olá pessoal! Sou colaborador no PSI há cerca de 17 anos. Meu trabalho é com fontes de alta potência de rádio frequência sem MOSFET*. Isso quer dizer que são como transmissores de televisão, mas sem modulação. Precisando apenas da potência.

*MOSFET (Transistor de Efeito de Campo de Semicondutor de Óxido Metálico) é o tipo mais comum de transistores de efeito de campo em circuitos digitais ou analógicos.

Trabalho na área de análise fundamental da matéria. O meu acelerador, o SLS, tem o objetivo principal de ser utilizado como um grande microscópio. Os transmissores são otimizados quando é possível, e dependendo do componente que está gerando a alta potência de RF, ele para de funcionar na máxima eficiência possível! Porém, não há milagres e dificilmente é possível ter uma eficiência em 100%.

A eficiência perto de 100% com os motores elétricos e os inversores a MOSFET é bastante possível. Mas, neste trabalho, nem tanto. É que a eficiência típica possível de obter na frequência de interesse de 500MHz é de um pouco mais de 50%. Essa eficiência inclui tudo, dividindo a potência de saída de RF pela potência consumida da tomada da rede de 50Hz.

Os transmissores que temos por aqui são todos a base de válvulas. Em frequências mais baixas, como 50MHz e 72MHz, utilizamos Tetrodos. Em frequências mais altas, como 500MHz, 3GHz, e outras, utilizamos Klystrons. Temos transmissores em modo contínuo (CW) e em modo pulsado. O transmissor com o qual trabalho é um sistema de modo contínuo, resultado de um estudo que fiz há alguns anos sobre a visibilidade da substituição de válvulas por MOSFETS tipo LDMOS na frequência de 500MHz. Esse estudo se transformou numa tese de doutorado que defendi em setembro de 2014.

No mesmo trabalho, fizemos uma candidatura para um projeto do governo federal suíço. Nosso projeto foi aceito e foi o maior projeto do laboratório até hoje. Aproximadamente 1 milhão de dólares. Com esse financiamento, o projeto se viabilizou e eu pude construir o sistema. O projeto foi um sucesso e está em operação no acelerador SLS hoje.

Em seguida, a tecnologia do projeto foi transferida para uma empresa privada suíça que está produzindo transmissores baseados na tecnologia desenvolvida por mim. Este ano, já estão entregando alguns sistemas para laboratórios diferentes no mundo.

Museu WEG: Qual é a sua história profissional até chegar onde está hoje?

Marcos: Minha história profissional começou no Rio de Janeiro, na UFRJ. Por lá, sempre tivemos uma ligação, mesmo que pequena, com o CERN em Genebra e com o CEA em Paris. O que fez meu caminho natural ser a Europa, da qual gosto imensamente. Há quase 18 anos, eu me candidatei a uma posição aqui no PSI e fui aceito, o que sedimentou esse relacionamento eterno com aceleradores.

Museu WEG: Quais os projetos mais legais que você já participou, ou participa, trabalhando com aceleradores de partículas?

Marcos: Qualquer trabalho com aceleradores é interessante e me fascina. Mas, definitivamente o projeto da minha vida foi o Amplificador com Rádio Frequência. O mais espetacular, na minha opinião, é que fiz o projeto todo sozinho. Todos as partes desse projeto foram desenvolvidas por mim, sem nenhuma ajuda externa. Os projetos mecânico, elétrico, eletrônico, software, alta frequência, alta potência, controle, data-acquisition and monitoring, etc…. Desenvolvi todos esses subprojetos também, completamente sozinho. O software tem mais de 12 mil linhas de programa. Tudo também escrito por mim. E o sistema funciona hoje completamente autônomo sem nenhuma intervenção humana.

O principal objetivo do projeto é melhorar a eficiência a qualquer momento do processo. Foram aplicados correntes diretas, controladores de energia e tecnologias de análise digital e analógica para ajustar as voltagens e tornar o processo completamente independente e automático. A eficiência chega a 50% e ele possui frequência 2x maior que a tecnologia existente, mas com um tamanho menor. Esse é, sem dúvida, o maior sucesso da minha vida.

Entrevista

Como a terapia de prótons está mudando a maneira como tratamos o câncer

Dezembro já está chegando, mas assuntos como o #OutubroRosa e #NovembroAzul não podem ficar para trás. A ciência e tecnologia…

Dezembro já está chegando, mas assuntos como o #OutubroRosa e #NovembroAzul não podem ficar para trás. A ciência e tecnologia vêm trazendo avanços incríveis para minimizar os efeitos do tratamento e combater o câncer. Hoje falaremos sobre um método incrível com contribuição de um dos maiores aceleradores de partículas do mundo.

O PSI, Instituto Paul Scherrer, tem décadas de experiência na área de terapia de prótons e já ajudou mais de 8.000 pacientes com câncer. Anos atrás, com contribuições pioneiras, como o desenvolvimento de uma nova técnica de irradiação – a chamada spot scanning -, os pesquisadores do PSI revolucionaram a terapia com prótons. Com a introdução desta técnica, o tratamento tornou-se tão preciso e de baixo risco que médicos em cada vez mais países estão usando a terapia de prótons para tratar pacientes com câncer.

Isso porque, com spot scanning, até mesmo tumores em partes do corpo que estão próximos a estruturas críticas sensíveis à radiação podem ser tratados. Entre estes estão, por exemplo, certos tumores cerebrais, como meningiomas, tumores na região do ouvido-nariz-e-garganta, tumores próximos à medula espinhal e vários tipos de tecido conjuntivo e tumores ósseos.

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PSI Institute e SLS: síncrotron 3ª geração, em operação desde 2000 na Suíça

Ao contrário da radioterapia tradicional, que utiliza fótons para irradiar e matar células tumorais, a terapia de prótons é uma forma avançada de tratamento. Algumas das vantagens deste tratamento são:

– Menos radiação fora do tumor

– Menos efeitos colaterais

– Menor risco de transtornos induzidos

– Melhor qualidade de vida durante e após o tratamento do câncer

Disponível em 40 centros médicos ou hospitais localizados na Ásia, Europa, Estados Unidos e África do Sul, a hadronterapia — nome dado a essa abordagem terapêutica contra o câncer

—já foi empregada em aproximadamente 112 mil pessoas nos últimos 20 anos.

Particle Therapy Systems: como funciona a Próton Terapia

A terapia de prótons se baseia em feixes de prótons ou de íons de carbono que, acelerados a até 225 mil metros por segundo, penetram no interior do corpo humano praticamente sem causar danos ao tecido biológico atravessado.

Quase toda a energia desse fluxo de partículas subatômicas eletricamente carregadas é canalizada para o exato momento e lugar em que prótons ou íons cessam de se movimentar. Esse ponto de parada pode ser controlado com precisão milimétrica e direcionado para um tumor, que, assim, receberá uma dose de energia concentrada maior do que a atualmente fornecida pela radioterapia convencional. Nesta abordagem terapêutica contra o câncer, é grande a chance das células com tumor, e quase exclusivamente elas, morrerem em razão da radiação ionizante. (Fonte: Revista Pesquisa FAPESP)

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Aplicação Particle Therapy Systems

Para explorar as possibilidades dessa forma de radioterapia, os centros médicos precisam de um cíclotron, aceleradores circulares de partículas responsáveis por colocar prótons ou íons na velocidade adequada para uso clínico.

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Equipamento de terapia por partículas (repare no tamanho do paciente, ao centro)

A vantagem desta máquina, é que o feixe disparado é incrivelmente potente e preciso – atinge apenas o tumor, sem danificar as células que estão em volta

03Exemplos de aplicação e precisão de tratamento por partículas

Reparou na imagem acima como a radioterapia convencional não consegue “parar” o feixe de luz, que passa para outras partes do corpo? Já, no caso da terapia de prótons, a precisão milimétrica que os feixes penetram no corpo humano param exatamente na área do tumor, sem que outras partes sejam afetadas. Ou seja, com menos desgaste ao corpo do paciente. Infelizmente essa tecnologia ainda não chegou ao Brasil. Mas esperamos muito vê-la por aqui! =)

Se quiser saber ainda mais sobre a terapia de prótons, convidamos você a acessar o site do PSI

Imagem de capa: PSI, Instituto Paul Scherrer.

Hidro

Fontes energéticas: falando sobre a hidroeletricidade

A hidroeletricidade é a energia elétrica obtida através da força da água, sem reduzir sua quantidade, sendo, portanto, uma fonte…

A hidroeletricidade é a energia elétrica obtida através da força da água, sem reduzir sua quantidade, sendo, portanto, uma fonte renovável de energia. Chamada de energia hidráulica ou hidrelétrica, é o aproveitamento da energia cinética contida no fluxo de massas de água, que promove a rotação das pás das turbinas e é transformada em energia elétrica.

O sistema de uma usina hidrelétrica é composto por: barragem, sistema de captação (adução) de água, casa de força, canal de fuga e vertedouro. As usinas hidrelétricas são classificadas de acordo com a altura da queda d’água, vazão, capacidade ou potência instalada, tipo de turbina usada no sistema, barragem e reservatório. É o local de construção que dá a altura da queda e a vazão, e estes dois fatores determinam a capacidade ou potência instalada da usina.

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Usina Hidrelétrica de Itaipu
Estado: Paraná | Rio: Paraná | Capacidade: 14.000 MW

Vantagens
A energia hidrelétrica possui vantagens em comparação com outras fontes de energia pois não requer o uso de combustíveis fósseis, não dependendo da queima de quaisquer tipos de gases e matérias de partículas, ou seja, sem criar poluição do ar. Apesar de contribuir para a emissão de metano e dióxido de enxofre, as hidrelétricas não emitem ou liberam outros tipos de gases tóxicos, como os que são exalados por termelétricas — muito nocivos ao ambiente a à saúde humana.

Outra vantagem é que, por não depender de combustíveis, o preço não varia. A água das barragens também pode ser utilizada para a irrigação de lavouras, melhorando a produtividade agrícola no decorrer do ano, além de prevenir inundações. Nas imediações das barragens a água do reservatório pode ainda ser utilizada para a criação de espaços públicos.

Desvantagens
No entanto, as desvantagens das hidrelétricas em comparação a outras fontes de energia renovável como a solar e a eólica, ficam mais evidentes. O problema ainda é a viabilidade das novas tecnologias. A construção das grandes usinas pode tornar-se cara e demorada. Uma alternativa para reduzir seus impactos é a construção de pequenas centrais hidrelétricas, que dispensam a construção de grandes reservatórios.

Em alguns casos pode ocorrer a inundação de grandes áreas, contribuindo para o aumento do efeito estufa, pois árvores submersas podem produzir gases tóxicos, e o deslocamento de populações. Para evitar o problema do impacto ambiental, o Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama) criou a resolução nº 347, de 10 de setembro de 2004, que obriga as construções de usinas hidrelétricas a terem uma compensação ecológica.

Captando o poder da água há milhares de anos

Inventada na Grécia Antiga, a roda hidráulica é uma tecnologia difundida por todo o mundo, aproveitando a energia da água é utilizada até hoje em dia. Ela é basicamente uma roda de madeira ou metal, colocada normalmente na vertical, num corpo de água. Pás ou baldes na parte externa captam a água e criam a força que a faz girar, assim, através de correias ou engrenagens operam a maquinaria.

Você já viu uma roda d’água? Aqui no Museu WEG você pode ver uma em atividade e descobrir de pertinho como ela é capaz de gerar energia. A entrada é livre e gratuita, e você também pode agendar uma visita com sua turma! =)

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Quais as 10 últimas descobertas premiadas pelo Nobel de Física?

O Nobel de Física é entregue anualmente pela Academia Real das Ciências da Suécia aos cientistas dos vários campos da…

O Nobel de Física é entregue anualmente pela Academia Real das Ciências da Suécia aos cientistas dos vários campos da Física. É um dos cinco Prêmios Nobel estabelecidos por Alfred Nobel em 1895, premiando as contribuições excepcionais na Física. Conforme o desejo de Alfred Nobel, o prêmio é administrado pela Fundação Nobel e os premidos são escolhidos por um comitê de cinco membros, eleitos pela Academia Real das Ciências da Suécia.

O primeiro Nobel de Física foi entregue em 1901 ao alemão Wilhelm Röntgen. Cada premiado recebe uma medalha de ouro, um diploma e uma quantia em dinheiro, que é decidida pela Fundação Nobel previamente. A premiação acontece anualmente em Estocolmo no dia 10 de dezembro, o aniversário da morte de Alfred Nobel.

Mas quais foram as 10 últimas descobertas premiadas pelo Nobel de Física? Vamos descobrir a seguir:

2017
O prêmio foi para o time que descobriu as ondas gravitacionais, um fenômeno que Einstein previu, mas que jurava que jamais encontraríamos: Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne, todos dos Estados Unidos.

2016
David Thouless, Duncan Haldane e Michael Kosterlitz receberam o prêmio por seus trabalhos sobre os isolantes topológicos, materiais “exóticos” que em temperaturas mais altas, criam o quarto estado de matéria, o plasma. Mas em temperaturas extremamente baixas, desenvolvem supercondutividade e a superfluidez.

2015
Takaaki Kajita e Arthur B. McDonald, pela descoberta das oscilações dos neutrinos, que demonstram que estas enigmáticas partículas têm massa.
A descoberta de ambos os físicos “mudou nossa compreensão do funcionamento mais profundo da matéria e pode ser crucial para nossa visão do universo”, disse a Academia de Ciências da Suécia, que concede o prêmio anualmente.

2014
Por muitos anos, a indústria teve à sua disposição LEDs de cor vermelha e verde. No entanto, para obter luz LED branca, era necessário ter a componente azul. Nos anos 1990, os cientistas Isamu Akasaki e Hiroshi Amano e Shuji Nakamura conseguiram produzir essa luz, possibilitando o uso de LEDs para iluminação.

2013
François Englert e Peter Higgs receberam premiação por trabalhos sobre o bóson de Higgs, peça que faltava para legitimar o Modelo-Padrão da Física. Segundo esta teoria, formulada nos anos 1960, o universo é composto de 32 elementos fundamentais. O bóson de Higgs era o único desses elementos cuja existência fora inferida, mas nunca comprovada.

2012
Serge Haroche e David Wineland, por pesquisas em óptica quântica que possibilitaram a construção de relógios extremamente precisos e marcaram o primeiro passo para computadores extremamente rápidos.

2011
Os cientistas norte-americanos Saul Perlmutter, Adam Riess e Brian Schmidt receberam o Nobel de física de 2011 por pesquisas que mostraram como a expansão do Universo estava acelerada. Os estudos se basearam na observação da luz de supernovas – explosões que marcam o fim da vida de estrelas com muita massa.

2010
Andre Geim e Konstantin Novoselov receberam a premiação por experimentos inovadores com grafeno, um material mais forte que diamante, condutor de calor e superflexível. Um material revolucionário que transformou a eletrônica, em particular a construção de computadores e transistores.

2009
Charles Kao, Willard Boyle e George Smith, por pesquisas sobre a fibra óptica e os semicondutores, responsáveis por importantes avanços tecnológicos na telefonia, transporte de dados e fotografia.

2008
Este Prêmio Nobel de Física foi dividido entre dois cientistas. Yoichiro Nambu descobriu o mecanismo de simetria quebrada espontânea na física subatômica, e Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa descobriram a origem da simetria quebrada, que prevê a existência de pelo menos três famílias de quarks na natureza.

Quem será o grande ganhador deste ano? Façam as suas apostas!

Fontes: Jornal de Santa Catarina, G1, O Globo, Só Física e Galileu Galilei

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Brasil constrói um dos mais sofisticados aceleradores Síncrotron do planeta

O avanço da tecnologia depende do desenvolvimento de ferramentas cada vez melhores para enxergarmos aquilo que os nossos olhos não…

O avanço da tecnologia depende do desenvolvimento de ferramentas cada vez melhores para enxergarmos aquilo que os nossos olhos não veem. Cada vez que damos um passo em direção a ferramentas melhores, a ciência ganha novas informações e descobre novos detalhes sobre a composição dos seres e das coisas, em nível atômico.

Primeiro os cientistas criaram o microscópio, depois o microscópio com duas lentes, na sequência o microscópio eletrônico. E o grande salto nessa evolução foi a criação da Luz Síncrotron, que permite identificar os átomos e as moléculas que compõem cada material. Revolução no mundo da ciência.

Luz Síncroton

Em um acelerador de partículas, quando elétrons são acelerados até velocidades próximas a da luz e têm a sua trajetória desviada por um campo magnético, eles emitem uma luz com alto brilho que penetra a matéria e revela a estrutura atômica de materiais. Essa é a Luz Síncrotron.

Para você entender melhor, o Engenheiro Eletricista da WEG, com Especialização em Máquinas Elétricas Girantes e Gestão de Projetos, Eduardo Constantino Ramos, fez uma comparação bem simples: uma lanterna X um laser point. A diferença é que na lanterna a divergência da luz é maior, distribuindo a luz em mais direções, mas com alcance relativamente pequeno. Já um laser point, a luz é concentrada em uma única direção, permitindo maior alcance, mesmo que possua uma potência mais baixa que a lanterna.

comparação luz síncrotron

Luz Síncrotron no Brasil

Atualmente, há um acelerador de elétrons que funciona como fonte de luz síncrotron instalada no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), vinculado ao Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais, em Campinas/SP. Essa fonte é considerada de segunda geração, mas é a única fonte de Luz Síncrotron aberta ao uso da comunidade acadêmica e industrial na América Latina.

Entenda melhor nesse episódio do programa Brasil Ciência  na Discovery Brasil

Conheça o LNLS

Nos últimos 20 anos, esse acelerador de partículas do LNLS já serviu como base para milhares de pesquisas. Mas, é necessária uma luz mais brilhante para estudos avançados em áreas como medicina, biologia, química, física e ciências de materiais.

Nesse sentido, de olhar para o futuro da ciência e ampliar os estudo e conhecimento sobre átomos e moléculas é que foi criado o projeto Sirius, que será uma das mais sofisticadas fontes de luz síncrotron do planeta.

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Obra do Projeto Sirius em andamento

Projeto Sirius

O Sirius, que tem previsão para ser inaugurado ainda em 2018, será um superlaboratório de 68 mil m² em um terreno de 150 mil m² junto ao campus do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). A área total equivale a 21 campos de futebol.

A ideia é criar uma fonte de luz síncrotron de quarta geração, colocando o Brasil na liderança mundial de produção deste tipo de radiação eletromagnética. Esse novo laboratório abrirá novas perspectivas de pesquisa em áreas como ciência dos materiais, nanotecnologia, biotecnologia, física, ciências ambientais e muitas outras.

tunel - projeto-sirius

Simulação do túnel dos aceleradores com os imãs em azul, verde e amarelo.

 

O projeto ganhou o nome de Sirius em referência à estrela de maior brilho no céu durante à noite, localizada na constelação do Cão Maior. A designação do nome Sirius em referência à estrela é justificada porque o Sirius foi concebido para entregar a luz sincrotron mais brilhante entre os aceleradores existentes ao redor do planeta na mesma classe de energia, podendo suportar até 40 pesquisas simultâneas.

Segundo Eduardo Ramos, foi adotado como premissa pelo LNLS, entidade responsável pela coordenação deste projeto, a preferência pelo desenvolvimento das demandas com indústrias nacionais, através de parcerias de cooperação para desenvolvimento tecnológico. Com a WEG, a parceria iniciada em 2012 foi uma das primeiras e mais importantes para a construção do Sirius.

WEG na Ciência

Para criar o campo magnético que guia a trajetória dos elétrons, os aceleradores de partículas precisam de eletroímãs (dipolos, quadrupolos, sextupolos e corretoras). Esses eletroímãs são de certa forma o coração do acelerador e têm que ser fabricados em uma qualidade extrema, senão, o acelerador não atinge a performance esperada.

Desde 2013, a WEG participara do desenvolvimento e vem produzindo esse componente fundamental para o Sirius.

Veja um carregamento de ímãs sendo entregue no LNLS

O Engenheiro Eletricista Eduardo Ramos explicou que existem outros aceleradores de partículas no mundo, e cada um possui um design e quantidade de eletroímãs específico, de acordo com a ótica projetada e/ou experimentos planejados. Por isso, os eletroímãs do Sirius foram desenvolvidos pelo LNLS em parceria com a WEG especialmente para a ótica do Sirius e com as melhores características magnéticas já desenvolvidos ao redor do mundo.

Ou seja, a WEG surpreende mais uma vez! Encarou o desafio de produzir eletroímãs para um acelerador de partículas, mesmo não fazendo parte do escopo de produtos da empresa. Novamente os profissionais da WEG mostram sua competência e capacidade de ampliar horizontes.

Viva a Ciência e Tecnologia!

 

Texto validado pelo LNLS – Laboratório Nacional de Luz Síncrotron e CNPEM – Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais