Os ímãs supercondutores do futuro estão em desenvolvimento e o CERN está na linha de frente. Para aumentar a energia dos aceleradores circulares, os físicos contam com ímãs cada vez mais poderosos, capaz de gerar campos magnéticos muito além dos 8 Tesla produzidos pelos ímãs no Large Hadron Collider (LHC).

Ímãs gerando campos de quase 12 Tesla, com base em um composto supercondutor de nióbio-estanho, já estão sendo fabricados para o LHC de alta luminosidade. Mas o CERN e seus parceiros também começaram a trabalhar na próxima geração de ímãs, que precisará ser capaz de gerar campos de 16 Tesla e mais, para os coletores do futuro, como aqueles que estão sendo considerados no estudo FCC (Future Circular Collider). Para atingir esse objetivo, o desempenho do cabo supercondutor de nióbio-estanho está sendo levado ao limite.

Uma das etapas principais do programa é o desenvolvimento de uma estação de teste capaz de testar os novos cabos em condições realistas, ou seja, em um campo magnético forte. Tal facilidade, na forma de um ímã dipolo com uma grande abertura, foi criado no CERN. O ímã, conhecido como FRESCA2, foi desenvolvido como parte de uma colaboração entre o CERN e o CEA-Saclay no âmbito do programa europeu EuCARD.

No início de agosto, FRESCA2 alcançou um marco importante quando atingiu seu campo magnético de design, gerando 13,3 Tesla no centro de uma abertura de 10 centímetros por 4 horas consecutivas - a primeira para um ímã com uma abertura tão grande. Por comparação, os ímãs atuais no LHC geram campos de cerca de 8 Tesla no centro de uma abertura de 50 milímetros. O desenvolvimento e o desempenho do FRESCA2 foram apresentados hoje na conferência EUCAS 2017 sobre supercondutores e suas aplicações.

O teste dos cabos sob a influência de um forte campo magnético é uma etapa vital. "Não precisamos apenas testar a corrente máxima que pode ser transportada pelo cabo, mas também todos os efeitos do campo magnético. A qualidade do campo deve ser perfeita, "explica Gijs De Rijk, vice-líder dos ímãs, Grupo de supercondutores e criostatos do CERN. A precisão com que a intensidade do campo magnético pode ser ajustada é um recurso importante para um acelerador. Quando a energia dos feixes é aumentada, a intensidade do campo que os orienta deve ser aumentada gradativamente, sem picos repentinos, ou os feixes podem ser perdidos. O fato de que os ímãs no LHC podem ser ajustados com um grande grau de precisão, mantendo seus campos magnéticos estáveis, é o que permite que os feixes circulem na máquina por horas a fio.

As duas bobinas de FRESCA2 são formadas por um cabo supercondutor de nióbio-estanho. Sua temperatura é mantida 2 graus acima do zero absoluto. O ímã que eles formam é muito maior do que um magner LHC, medindo 1,5 metros de comprimento e 1 metro de diâmetro. Isso permite que o ímã tenha uma grande abertura, medindo 10 centímetros, para que possa abrigar os cabos que estão sendo testados, bem como sensores para observar seu comportamento. FRESCA2 também será usado para testar bobinas formadas a partir de supercondutores de alta temperatura (um artigo sobre o assunto será publicado amanhã).

O FRESCA2 está sendo modificado para que até o final deste ano possa gerar um campo ainda mais forte. A estação estará então pronta para receber as amostras a serem testadas.