China lança o primeiro equipamento do mundo de feixe de íons pesados

A China acaba de lançar um equipamento científico revolucionário, capaz de gerar feixes de íons pesados muito mais poderosos do que qualquer outro dispositivo do seu tipo no mundo. O Low Energy High Intensity Heavy Ion Accelerator Facility (LEAF), construído pelo Instituto de Física Moderna da Academia Chinesa de Ciências, em Lanzhou, na província de Gansu, entrou em operação esta semana, segundo os pesquisadores.

Este novo centro científico tem o potencial de ajudar os cientistas a explorar a história evolutiva dos elementos cósmicos. Além disso, as técnicas desenvolvidas aqui poderão facilitar a síntese de novos elementos além da atual tabela periódica, afirmam os especialistas.

O LEAF é o primeiro acelerador de íons pesados autônomo do mundo e possui desempenho várias vezes superior aos dispositivos similares na Europa e nos Estados Unidos.

“Os cientistas chineses já usaram o LEAF para produzir feixes de íons com intensidade de 80 microamperes de partículas, dobrando o recorde mundial publicado”, disse Sun Liangting, pesquisador do instituto e membro da equipe de desenvolvimento. Sun afirmou que o equipamento poderia alcançar intensidade de feixe de íons no nível de milha amperes, muito superior aos microamperes típicos produzidos por aceleradores similares globalmente.

Uma partícula por milha é uma quantidade enorme de partículas, equivalente a cerca de 10 quadrilhões de partículas por segundo, o que é aproximadamente um milhão de vezes mais do que a população total do mundo.

Zhao Hongwei, cientista chefe do projeto e acadêmico da Academia Chinesa de Ciências, disse que o LEAF possui amplas perspectivas de aplicação em campos de pesquisa interdisciplinar de fronteira, como física atômica, astrofísica nuclear e materiais para energia nuclear.

Além de suas aplicações em energia, como em usinas nucleares, as reações nucleares são fundamentais para entender a evolução do universo.

“De acordo com as teorias científicas prevalentes, o Big Bang produziu principalmente hidrogênio, hélio e quantidades tracejantes de lítio. Os elementos essenciais à vida, como carbono e oxigênio, bem como elementos mais pesados, como ferro, foram formados através da evolução estelar. Compreender esses processos é um foco chave da astrofísica nuclear”, disse Tang Xiaodong, pesquisador do Instituto de Física Moderna.

O desenvolvimento do LEAF começou em 2014. Nos últimos anos, Tang e a equipe de Sun trabalharam estreitamente para melhorar o desempenho do centro para atender aos requisitos experimentais. A equipe de Tang já conduziu uma série de experimentos, incluindo estudos sobre reações de fusão de carbono-carbono, com resultados prestes a serem publicados em jornais internacionais.

Tang observou que as reações de fusão de carbono-carbono são uma área de estudo desafiadora na evolução de elementos cósmicos, permanecendo uma questão fronteiriça desde a década de 1960.

“O LEAF pode simular as reações nucleares ocorrendo dentro das estrelas em um ambiente de laboratório, ajudando os cientistas a responder a questões longamente pendentes sobre a evolução de elementos cósmicos. Representa um marco significativo na astrofísica nuclear”, disse ele.

Sun acrescentou que pesquisas no IMP estão em andamento para sintetizar novos elementos usando a tecnologia avançada do LEAF, potencialmente levando à descoberta de elementos além da atual tabela periódica.

Projetos de aceleradores similares nos Estados Unidos e na Europa também exploraram experimentos de fusão de carbono-carbono. No entanto, esses esforços foram limitados por restrições de equipamentos.

“A principal limitação dos aceleradores eletrostáticos tradicionais tem sido suas fontes de íons relativamente pequenas, que não possuem a potência do LEAF”, explicou Sun.

“O LEAF emprega um acelerador linear equipado com uma fonte de íons de Resonância de Ciclotron Eletrônico de alta carga para fornecer feixes de íons de alta intensidade que atendem às necessidades experimentais. Essa ruptura permite simulações mais realistas de ambientes de reações nucleares no universo e atende aos requisitos da pesquisa de astrofísica nuclear.”

O professor Gao Ning, da Universidade de Shandong, um dos usuários iniciais do LEAF, destacou o potencial do centro para avançar na pesquisa de materiais resistentes à irradiação.

“Os feixes de íons de alta corrente produzidos pelo LEAF têm importância revolucionária para reduzir os custos experimentais e encurtar prazos. Por exemplo, equipamentos de implantação de íons convencionais podem irradiar uma área de aproximadamente 1 cm por 1 cm, enquanto o feixe do LEAF pode cobrir 10 cm por 10 cm. Isso nos permite irradiar 100 amostras sob condições idênticas ao mesmo tempo”, disse Gao.

“Com o LEAF, podemos economizar cerca de dois terços do orçamento enquanto produzimos amostras 100 vezes maiores. O que antes exigia semanas agora pode ser concluído em apenas um ou dois dias”, acrescentou ele.

Sun observou que os cientistas estrangeiros já começaram a usar o LEAF, e ele estará aberto a pesquisadores de todo o mundo no futuro.

Texto adaptado de [Fonte] e revisado pela nossa redação.