Como o Eletromagnetismo é essencial nos experimentos de Física de Altas Energias


Aceleradores Circulares: o Cíclotron



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Aceleradores Circulares: o Cíclotron

Percebendo  as  limitações  intrínsecas  dos  aceleradores  eletrostáticos  e  linear,  Ernest  O.

Lawrence desenvolveu uma nova concepção de acelerador em que as partículas percorrem uma

trajetória  em  espiral  sob  a  ação  de  um  campo  magnético



B

  enquanto  são  aceleradas  por  um

campo elétrico 

E

 que oscila em alta frequência.

Particularmente importante é o fato de que o período de revolução da partícula é independente

do raio da trajetória, o qual aumenta à medida em que ela ganha energia:



m v

2

r

=qvB 

v

r

=

qB



m

⇒ =



qB

2

π m




 

 

9



Síncrotron

O aumento da energia dos cíclotrons enfrenta limitações técnicas e práticas. 

Uma  importante  limitação  técnica  surge  do  efeito  relativístico  do  aumento  da  massa  da

partícula  quando  sua  velocidade  aumenta,  o  que  faz  com  que  a  frequência  não  seja  mais

constante, variando com o fator de Lorentz:

f

=

qB

2

π γ





f

0

γ



Do ponto de vista prático, há o problema da elevação dos custos para construir magnetos cada

vez maiores, por exemplo.

Uma  solução  para  estes  problemas  veio  através  do  síncrotron,  em  que  as  partículas  estão

contidas  em  um  anel  com  raio  fixo  e  os  campos  elétrico  e  magnético  são  ajustados

gradativamente, em sincronia com o aumento da velocidade das partículas.



 

 

10



Síncrotron

O  síncrotron  utiliza  elementos  especiais  para  cumprir  este  objetivo:  cavidades  de  rádio

frequência  para  acelerar  e  magnetos  para  desviar  (

dipolos


)  e  focalizar  (

quadrupolos

,

sextupolos



) para focalizar o feixe. 

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