Alunos da Stony Brook University visitaram Argonne com o professor de pesquisa Nils Feege para testar um protótipo de capa magnética - uma peça crucial do equipamento para um colisor de partículas de próxima geração - na Instalação Magnética de 4 Tesla de Argonne. Da esquerda para a direita:Thomas Krahulik, Nils Feege, Rourke Sekelsky, Joshua LaBounty e Stacy Karthas. Crédito:Nils Feege
Em dezembro, cinco alunos da Stony Brook University em Nova York e seu professor de pesquisa, Nils Feege, carregou um protótipo de uma capa magnética em um SUV e partiu para o Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE), quase 900 milhas de distância.
A capa magnética não é uma vestimenta mágica, mas sim uma peça crucial de equipamento para um possível colisor de partículas de próxima geração para estudar física nuclear.
O proposto Colisor Eletron-Íon, colidindo feixes de elétrons e prótons próximos à velocidade da luz, seria o microscópio mais poderoso já desenvolvido para compreender como a massa do próton é gerada dinamicamente a partir da interação de quarks e glúons, e, ao fazer isso, ajude a iluminar as forças responsáveis pela massa do universo visível.
Tal instalação funciona direcionando feixes de partículas ao longo de uma trilha. No final da pista, as partículas colidem, e os detectores usam ímãs para captar as leituras dessas colisões.
Mas os feixes de partículas que chegam devem ser protegidos desses ímãs detectores, ou então eles serão perturbados. Assim, Feege e sua equipe precisaram construir um cilindro com duas camadas de contrapeso que protegessem os feixes do campo magnético do detector próximo ao ponto de colisão sem distorcer o resto do campo.
"Um supercondutor empurra linhas de campo magnético, enquanto um material ferromagnético ao seu redor puxará as linhas de campo; então se você acertar exatamente, ele criará um túnel livre de campo e cancelará todos os distúrbios externos, "Disse Feege.
Alunos da Stony Brook University visitaram Argonne com o professor pesquisador Nils Feege para testar um protótipo de uma capa magnética na Instalação Magnética 4-Tesla de Argonne. Da esquerda para a direita:Stacy Karthas, Nils Feege, Thomas Krahulik, Rourke Sekelsky e Joshua LaBounty. Crédito:Nils Feege
Isso cria uma área no detector que é invisível para o campo magnético, como a capa de invisibilidade de Harry Potter, exceto para campos magnéticos em vez de luz.
"A outra beleza é que é passivo, o que significa que não requer corrente elétrica externa. É uma solução muito elegante se você pode trabalhar direito, " ele disse.
Feege e seus alunos passaram quase três anos construindo seu protótipo em Stony Brook. Os testes iniciais pareciam promissores, mas eles precisavam fazer um teste em escala real em um campo magnético forte e uniforme, grande o suficiente para caber no próprio dispositivo, deixando espaço suficiente para medir o campo ao seu redor.
Daí a viagem para Argonne, onde a equipe veio a ser o primeiro visitante a usar uma nova instalação construída pela divisão de física de alta energia de Argonne chamada 4 Tesla Magnet Facility.
Construído a partir de um ímã de ressonância magnética hospitalar reciclado para testar os componentes do detector, o Magnet Facility oferece forte, campos magnéticos uniformes mais um centro oco gigante - o único no país grande o suficiente para acomodar os testes de capa.
"A configuração deles foi extremamente útil para nossas medições - nos permitiu posicionar facilmente nossos sensores e mapear os campos magnéticos, "Disse Feege.
O protótipo do dispositivo de camuflagem magnética fica em uma caixa de alumínio dentro do ímã de ressonância magnética na instalação de magneto de 4 Tesla. Crédito:Nils Feege
Feliz com os resultados iniciais, Feege e seu co-líder, Abhay Deshpande, professor de Stony Brook, estão avançando, conversando com cientistas do acelerador para discutir como a capa poderia ser integrada em um projeto de colisor futuro.
Embora o projeto seja destinado ao colisor de íons de elétrons proposto, tal manto seria útil em muitos tipos de futuros colidentes, Feege disse.
"Quando construímos o Magnet Facility, tínhamos em mente desde o início torná-lo disponível para toda a comunidade de física, "disse Marcel Demarteau, que lidera a divisão de física de alta energia em Argonne e ajudou a organizar a viagem da equipe ao ímã. "Esperamos que este seja o início de uma colaboração longa e frutífera na qual capitalizamos as sinergias entre esses ramos da física."
Foi a primeira vez para alguns dos pesquisadores visitantes, também. O programa do grupo Stony Brook faz questão de incluir alunos de graduação; pelo menos duas dúzias de alunos de graduação trabalharam no esforço ao longo de três anos de desenvolvimento, e três deles vieram na viagem de Argonne para fazer as medições - dando uma olhada em primeira mão em como as carreiras científicas realmente se parecem.
"Tínhamos apenas um período fixo de tempo para fazer todos os testes que precisávamos, então, como aluno, você está aprendendo coisas como:como podemos encontrar soluções de última hora para problemas que surgem na hora, "Disse Feege.
"É realmente uma experiência fantástica para eles. Eu adoraria ter feito isso quando era estudante, "disse Deshpande.
