sincrotrão

Um sincrotrão é um acelerador de partículas utilizado para transmitir energia a eletrões e protões, com o objetivo de levar a cabo experiências na área da física das partículas e, nalgumas situações, para usar a radiação de sincrotrão produzida.
O núcleo do sincrotrão é um tubo de vácuo com uma forma anular, de 15x8 cm². O diâmetro deste anel depende da dimensão do acelerador e, em certos casos, chega a ter várias dezenas de quilómetros. O tubo atravessa vários ímanes alternados que dão ao feixe de partículas a curvatura do tubo (ímanes-guias) e são utilizados ímanes separados para focar e manter as partículas em feixes estreitos (ímanes de focagem).
As partículas são aceleradas em órbitas fechadas por campos de radiofrequência. As cavidades aceleradoras de radiofrequência encontram-se espalhadas entre os ímanes. O movimento das partículas é automaticamente sincronizado com o aumento da intensidade do campo magnético.
Todos os elementos têm que se encontrar ajustados ao longo da trajetória das partículas com uma margem de erro aproximadamente de 0,1 mm.
Além deste aspeto, as tensões de aceleração e as forças dos campos magnéticos devem estar acopladas para que o feixe de partículas esteja sempre, se possível, no centro do tubo de vazio e o aumento da velocidade perfeitamente controlado de modo a ter em conta o aumento relativista da massa.
A construção da primeira instalação para a aceleração de eletrões e investigação de altas energias foi realizada em 1964 em Hamburgo na Alemanha e foi denominada de DESY, abreviatura de Deutsches Elektronen Synchrotron, que significa sincrotrão eletrónico alemão.
Este complexo possui uma energia de injeção de 400 MeV e dispõem de dois anéis de armazenamento: DORIS e PETRA. O PETRA é um sincrotrão de um só anel, cujo perímetro é de mais de dois quilómetros. Há ainda a considerar a HERA, que é uma instalação de duplo anel para choques entre eletrões e positrões.
Devido ao facto da curvatura da trajetória circular dos eletrões não ser muito grande, as perdas por radiação do sincrotrão são bastante menores do que as que se produzem num betatrão. Apesar destas perdas, utilizam-se eletrões em vez de protões por serem mais pequenos e não serem compostos por outras partículas (os quarks) e ainda por serem focados mais facilmente.
Em 1959 entrou em funcionamento no CERN (Centre Européen pour la Recherche Nucléaire), situado em Meyrin perto de Genebra, um grande sincrotrão de protões de cerca de 200 m de diâmetro. Neste, os protões aceleram-se até atingir 28 GeV. Para tal, os protões percorrem o sincrotrão umas 380 000 vezes, o que equivale a cerca de 100 000 quilómetros por segundo.
As instalações deste centro foram ampliadas entre 1965 e 1976 e construí-se um super sincrotrão de protões, em que estes não se aceleram diretamente desde a sua energia inicial até à final. Antes de penetrar no sincrotrão, passam por um sistema de aceleradores auxiliares a ele ligados.