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FRIB: Novo acelerador de partículas estudará estrelas de nêutrons e supernovas

O colisor de íons pesados Facility for Rare Isotope Beams (FRIB), localizado no Michigan, EUA, foi inaugurado após 8 anos em construção. O “destruidor” de núcleos atômicos ajudará os cientistas a descobrir o que acontece dentro das estrelas de nêutrons e durante as explosões de supernovas.

A inauguração formal das instalações do FRIB contou com uma cerimônia com líderes governamentais e universitários, que cortaram uma fita verde, gesto simbólico que representa a abertura do laboratório após duas décadas de trabalho. Ali, cientistas pesquisarão as propriedades de isótopos raros, ou seja, “variantes” incomuns dos elementos da tabela periódica.

Com as pesquisas de isótopos, os cientistas buscarão ampliar o conhecimento sobre física nuclear e astrofísica. O FRIB mostrará como as partículas de núcleos pesados desprovidos de seus elétrons interagem e decaem em outros elementos. O custo total do projeto de construção do labotarório foi de US$ 730 milhões.

Os isótopos raros a serem analisados no FRIB são núcleos atômicos de vida curta que não são muito fáceis de encontrar na Terra. Esses núcleos serão ionizados, isto é, terão seus elétrons arrancados, e serão lançados por um tubo de 450 metros de comprimento, a mais da metade da velocidade da luz.

Os íons permanecem resfriados nesses 46 módulos enquanto são acelerados a velocidades perto da metade da velocidade da luz (Crédito da imagem: Instalação para Rare Isotope Beams)
Os íons permanecem resfriados nesses 46 módulos enquanto são acelerados a velocidades perto da metade da velocidade da luz (Crédito da imagem: Instalação para Rare Isotope Beams)

No final desse trajeto, os íons atingirão uma roda de grafite e se dividirão em nêutrons e prótons. Isso ajudará a determinar a estabilidade desses isótopos raros.

Por exemplo, de acordo com a teoria atual, os elementos mais pesados ​​que o ferro e o níquel são formados através de um processo conhecido como decaimento beta. Processos de decaimento beta ocorrem quando um próton se converte em nêutrons (decaimento β+) com a emissão de um pósitron e de um neutrino, ou um nêutron se torna um próton (decaimento β−) com a emissão de um elétron e de um antineutrino (a antipartícula do neutrino).

Compreender esses processos em núcleos de átomos pesados é importante para descobrir como os isótopos raros surgiram no universo. A ideia mais aceita pelos físicos atualmente é que os decaimentos betas acontecem nas supernovas ou colisões entre estrelas de nêutrons, mas até agora não havia meios de demonstrar como isso ocorre.

Com o FRIB, os cientistas esperam simular em pequena escala o que ocorre nesses grandes eventos cósmicos e estudar que tipos de elementos são produzidos, e em que proporções, durante os processos cataclísmicos do universo.

Outras aplicações para os estudos conduzidos no FRIB incluem pesquisas sobre novos tratamentos contra o câncer, datação radiométrica de materiais antigos e segurança nuclear.

Fonte: Canaltech

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