Partículas eletricamente carregadas suspensas em uma armadilha de partículas impressas em 3D. Crédito:Janna Zoe Vischer / Julia Woithe / CERN
CERN é sinônimo de aceleradores, projetado para aumentar as partículas para perto da velocidade da luz. Mas e se você quiser desacelerar uma partícula e mantê-la no lugar enquanto a estuda? Armadilhas de partículas são dispositivos que usam campos eletromagnéticos para suspender partículas - macroscópicas ou elementares - em estase por tempo suficiente para isso. No CERN, experimentos como o GBAR usam armadilhas de íons para capturar íons anti-hidrogênio para pesquisa. No caso da antimatéria, é particularmente importante usar campos eletromagnéticos em câmaras de vácuo para que as antipartículas não entrem em contato com a matéria normal - se o fizessem, eles seriam aniquilados instantaneamente em uma pequena explosão de energia.
Agora, graças à tecnologia de impressão 3D, você pode construir sua própria armadilha de partículas como a do GBAR, usando esquemas desenvolvidos pela equipe S'Cool LAB no CERN. Distribuído gratuitamente sob a Licença de Hardware Aberto CERN, os esquemas vêm com um conjunto de instruções e tutoriais que ajudam a trazer a tecnologia de ponta para a sala de aula ou para casa. Claro, a armadilha de partículas S'Cool LAB não o ajudará na pesquisa de antimatéria - é mais adequada para suspender partículas macroscópicas, como canela ou esporos de licopódio. Mas seus princípios de design compartilham muito em comum com os dispositivos maiores usados em laboratórios de física de partículas.
No centro de seu projeto está um quadrupolo elétrico, uma configuração especial de eletrodos carregados positiva e negativamente. Os campos gerados por esses eletrodos conectados a uma fonte de alimentação CA limitam a direção em que as partículas podem viajar, efetivamente prendendo-os no meio. Partículas eletricamente carregadas que caem na armadilha de íons quadrupolo oscilam ao longo das linhas de campo elétrico, permitindo que você observe sua orientação em três dimensões.
As instalações do S'Cool LAB oferecem a alunos e professores do ensino médio a oportunidade de participar de experimentos práticos de física de partículas no CERN. Mas eles também têm uma variedade de ferramentas licenciadas abertamente que qualquer pessoa com acesso a impressoras 3-D pode fazer. Isso inclui cortadores de biscoitos para produzir seus próprios cookies com o tema quark, quebra-cabeças que desafiam você a formar sistemas de partículas de acordo com as regras do Modelo Padrão e um modelo em escala do sistema magnético toroidal do detector ATLAS do LHC.