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Conheça o webdocumentário “Sirius: Acelerando o futuro da Ciência”

Produzido entre 2017 e 2021, o webdocumentário retrata as principais fases de desenvolvimento do Sirius.

06 de outubro de 2021
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#aceleradores de partículas, #ciência, #luz síncroton, #sirius, #web doc, #webdocumentário,

O primeiro acelerador de partículas da América Latina, Sirius, é a maior e mais complexa infraestrutura científica já construída no Brasil.

O laboratório que foi projetado e construído por brasileiros e financiado pelo Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI) é uma das fontes de luz síncrotron mais avançadas do mundo, gerando novas oportunidades de pesquisa científica em diversas áreas de conhecimento. 

Para contar sua história, o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) lançou, no dia 13 de agosto, o primeiro episódio de uma série especial de vídeos sobre o Sirius.

O webdocumentário “Sirius: Acelerando o futuro da Ciência” é composto por sete episódios independentes, cada um com cerca de 5 minutos, que explicam os principais desafios envolvidos no seu desenvolvimento. Continue lendo este artigo para conhecer e assistir ao primeiro episódio.

O que são 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, só 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, Colisores de Partículas e Aceleradores de Prótons. 

Por que o Sirius é tão importante? 

Sirius é uma infraestrutura aberta, à disposição da comunidade científica brasileira e internacional. É financiado com recursos do MCTI e projetado por pesquisadores e engenheiros do CNPEM em parceria com a indústria nacional.

Ele permitirá que centenas de pesquisas acadêmicas e industriais sejam realizadas anualmente, por milhares de pesquisadores, contribuindo para a solução de grandes desafios científicos e tecnológicos, como novos medicamentos e tratamentos para doenças, novos fertilizantes, espécies vegetais mais resistentes e adaptáveis e novas tecnologias para agricultura, fontes renováveis de energia, entre muitas outras potenciais aplicações, com fortes impactos econômicos e sociais.

Entre os primeiros experimentos já realizados no Sirius, estão imagens em 3D de estruturas de proteínas de SARS-CoV-2, os detalhes obtidos por essas imagens puderam auxiliar na compreensão do vírus e no desenvolvimento ou melhoramento de remédios contra o COVID-19.

Assista webdocumentário “Sirius: Acelerando o futuro da Ciência”

O webdocumentário “Sirius: Acelerando o futuro da Ciência” possui sete episódios que explicam os desafios para a construção do maior projeto da ciência brasileira, produzidos ao longo de quatro anos de acompanhamento.

Produzido entre 2017 e 2021, o webdocumentário retrata as principais fases de desenvolvimento do Sirius, e cada episódio da série explica um aspecto diferente do projeto. 

Entre os temas apresentados, estão: obras civis, estabilidade, aceleradores, estações de pesquisa, parcerias com empresas brasileiras e perspectivas científicas.

A série conta com a participação de algumas das mentes mais brilhantes que estiveram envolvidas no projeto ao longo dos seus anos de desenvolvimento.

Uma delas é Ricardo Rodrigues, extraordinário cientista e engenheiro, falecido em janeiro de 2020, que foi um dos principais responsáveis pela origem da primeira fonte de luz síncrotron brasileira e um dos principais idealizadores do projeto Sirius. 

Os episódios da série podem ser vistos no canal da CNPEM do YouTube. Vamos começar assistindo ao primeiro episódio agora mesmo? Dê o play!

Incrível, não é mesmo? Não deixe de assistir aos demais episódios para se tornar um conhecedor desse projeto tão importante para a ciência e tecnologia do Brasil e do mundo.

Falando em mundo, que tal continuar no blog para ler o bate papo que tivemos com o jaraguaense que trabalha com aceleradores de partículas na Suécia?

Fonte: CNPEM

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Primeiras imagens do acelerador de partículas Sirius são de proteínas do novo coronavírus

Os detalhes obtidos podem auxiliar na compreensão do vírus e no desenvolvimento ou melhoramento de remédios contra o COVID-19.

11 de agosto de 2020
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#aceleradores de partículas, #ciência, #cientistas brasileiros, #coronavírus, #covid-19, #sars-cov-2, #sírius, #tecnologia,

Aceleradores de partículas são laboratórios onde partículas que compõem os átomos – como prótons e elétrons – são aceleradas a velocidades próximas à da luz. A utilização desse tipo de equipamento é muito importante, afinal, somente com ele é possível quebrar partículas incrivelmente densas e milhões de vezes menores que o átomo. Essas pesquisas são importantes para nossa constante evolução e para o descobrimento de curas para doenças, por exemplo. Quer entender mais sobre esses super laboratórios? Leia nosso artigo sobre aceleradores de partículas.

O maior investimento da ciência brasileira, Sirius, terminou de ser construído a pouco tempo, em Campinas (SP) e entre seus primeiros experimentos, estão imagens em 3D de estruturas de proteínas de SARS-CoV-2, os detalhes obtidos podem auxiliar na compreensão do vírus e no desenvolvimento ou melhoramento de remédios contra o COVID-19.

Esses primeiros experimentos fazem parte de um esforço do Centro Nacional de Pesquisa em Energias e Materiais (CNPEM) para disponibilizar uma ferramenta de ponta à comunidade científica brasileira dedicada a pesquisas com SARS-CoV-2. 

Dentre as 13 estações de pesquisa do Sirius previstas para a 1ª fase do projeto, duas tiveram as montagens priorizadas desde o início da pandemia, por permitirem estudos sobre o vírus e suas intenções com as células humanas: o MACANÁ e o CATERETÊ.

Ao analisar uma proteína já conhecida, os profissionais puderam validar o funcionamento do MACANÁ. Para constatar que estação está dentro dos parâmetros projetados e gerando resultados confiáveis, a pesquisa foi feita com proteínas bem conhecidas (como a lisozima, presente na nossa lágrima e saliva). Após reproduzir as medidas esperadas e verificar a boa performance da máquina, seguiu-se para os experimentos reais, com cristais de proteínas do SARS-CoV-2. 

Oportunidade para pesquisadores do país

Com os testes realizados e validados, o CNPEM, que abriga o Sirius, passa a receber propostas de cientistas interessados em usar a estrutura para avançar em estudos para o enfrentamento da pandemia. Contribuir de forma direta nessa corrida global da ciência por conhecimento sobre o SARS-Cov-2 empolga os pesquisadores, que têm ferramentas e estrutura em mãos.

Com a obtenção de dados confiáveis e competitivos, serão aprofundados os estudos em biologia molecular e estrutural que integram a força-tarefa contra coronavírus. Grupos de pesquisadores estão mobilizados para investigar os mecanismos moleculares relacionados à atividade dessa proteína, buscar inibidores de sua atividade, estudar outras proteínas virais e gerar conhecimentos que podem apoiar o desenvolvimento de medicamentos contra a doença.

https://youtu.be/AaHMEHu1xqg

José Roque, diretor-geral do CNPEM e do projeto Sirius, destaca que, em resposta à uma situação emergencial, a comunidade científica está sendo chamada a apresentar suas propostas de pesquisa em SARS-CoV-2. Para utilizar o Sirius, as propostas de pesquisa da comunidade científica passarão por uma avaliação técnica dos especialistas do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron. 

Essa é uma condição de pesquisa inédita para os pesquisadores do país. Tanto falamos da importância da ciência e tecnologia para a solução de problemas, e agora temos acesso a uma máquina avançada, projetada por brasileiros e construída em parceria com a indústria nacional. Isso tudo reforça a importância da ciência para a solução dos nossos problemas e as capacidades que temos no Brasil. Um salve à ciência e tecnologia!

Fontes: G1 | CNPEM | Super

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Vídeo 360 graus leva você para dentro do maior acelerador de partículas do mundo

Confira e curta esta experiência incrível!

23 de abril de 2019
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#aceleradores de partículas, #ciência, #ciência e tecnologia, #descoberta, #eletricidade, #energia, #magnetismo,

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.

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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…

19 de dezembro de 2018
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#aceleradores de partículas, #história, #laboratório da Europa, #laboratório de aceleradores de partículas, #marcos, #museu weg, #psi,

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.

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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…

29 de novembro de 2018
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#acelerador de prótons, #aceleradores de partículas, #ciência, #psi, #teconologia, #tratamento câncer, #tratamento com aceleradores de aprtículas,

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.

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aceleradores-de-partículas

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….

30 de julho de 2018
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#acelerador de elétrons, #acelerador de partículas, #acelerador de prótons, #aceleradores de partículas, #ess, #psi, #sirius,

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

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