Nomeado em homenagem à estrela mais brilhante do céu noturno, Sirius é uma das primeiras fontes de luz sincrotrônica de quarta geração no mundo e está localizada na cidade de Campinas, no estado de São Paulo, Brasil.
O equipamento mais complexo e o maior já construído no país, o Sirius, permitirá que os cientistas desenvolvam pesquisas de fronteira. São esperadas descobertas revolucionárias em diferentes campos como energia, meio ambiente, saúde, entre outros. Sirius é projetado para ter - assim como a estrela - a luz mais brilhante de todos os equipamentos de seu tipo. E está pronto para ser usado.
O Sirius é colocado dentro de uma grande instituição privada chamada Centro Brasileiro de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) que está sob a supervisão do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI).
A instituição dirige outros quatro laboratórios nacionais. Sendo uma instituição sem fins lucrativos focada em pesquisa e desenvolvimento, o CNPEM tem a função de apoiar a inovação em diferentes áreas como materiais, saúde, alimentação, meio ambiente, energia e muito mais. O CNPEM é capaz de integrar o conhecimento científico e tecnológico de todos os seus laboratórios nacionais.
Trabalhando como um (enorme) microscópio, o Sirius cobre uma grande parte do espectro eletromagnético, sua luz vai de ondas infravermelhas a Ultra Violeta e também inclui Raio-X. Equipado com tudo isso, o Sirius será capaz de revelar muitas características materiais, a nível molecular e atômico, e até mesmo examinar estruturas eletrônicas.
Isto permite uma pesquisa multidisciplinar que responderá a questões acadêmicas e industriais. Para produzir a luz sincrotrônica, as partículas carregadas - como os elétrons - são aceleradas próximo à velocidade da luz em uma rota controlada por campos magnéticos.
Atualmente, há mais de um equipamento análogo ao Sirius no mundo, como a Instalação Européia de Radiação Sincrotrônica (ESRF) localizada na França. E antes do Sirius, a instituição CNPEM fazia uso de outro equipamento similar, a primeira fonte de luz sincrotrônica brasileira - conhecida como UVX - muito menor do que o Sirius, com alta confiabilidade e estabilidade. Entretanto, quando o Sirius foi terminado, o equipamento foi desligado. Ao longo dos anos os cientistas precisaram de mais informações do que a UVX poderia fornecer, atingindo seus limites de espaço físico e capacidade técnica.
Em uma linha do tempo, a primeira discussão sobre o projeto Sirius foi em 2003, com o projeto começando a tomar forma. A construção das instalações do edifício começou em 2015 e em 2018 foi finalmente inaugurada.
Embora o edifício estivesse terminado, a próxima etapa de colocar todo o equipamento dentro estava apenas começando.
Diferente do UVX que só poderia analisar materiais em níveis superficiais, o Sirius gerou energia capaz de penetrar em materiais duros e sólidos com uma profundidade de centímetros.
"Foi como tirar uma foto com pouca luz - diz Antonio José Roque da Silva, físico, diretor do CNPEM e SIRIUS em uma declaração sobre a UVX. "Sirius tem mais intensidade de luz, e por causa disso vai capturar de forma mais rápida, como um filme em vez de uma foto".
O Sirius terá duas vezes mais energia e 360 vezes menos emissão, levando a diferentes freqüências de luz um bilhão de vezes mais brilhante do que a UVX.
Quanto ao funcionamento do equipamento, esta é a estrutura básica do Sirius:
A estrutura base do Synchrotron Light Source, essencialmente, consiste em dois conjuntos principais de aceleradores de partículas, os Sistema de Injeção e o Anel de armazenamento.
O Sistema de Injeção admite o Acelerador Linear, ou Linac, e o Injector Synchrotron, ou Booster.
Juntos, ambos têm o papel de produzir o feixe de elétrons e acelerar até atingir o nível de energia necessário para operar no Anel de Armazenamento.
Além disso, duas linhas de transporte estão incluídas, uma transferindo o feixe de elétrons do Linac para o Booster e a outra do Booster para o Anel de Armazenamento.
O Linac produz um pulso de corrente de forma pulsada, especificamente, duas vezes pulsos por segundo, e então o pulso de corrente produzido é injetado no Booster.
Uma vez no Booster, os feixes de elétrons são acelerados até atingir o nível de energia necessário para ser injetado no Anel de Armazenamento.
Por sua vez, o Anel de Armazenamento, que é o acelerador principal, responsável pela sustentação do feixe de elétrons armazenado por longos períodos, é onde a luz sincrotrônica é finalmente produzida.
Além disso, para controlar a rota do feixe de elétrons, uma combinação de diferentes ímãs produzindo um campo magnético - ou malha magnética - será usada para manter o foco e corrigir a rota do feixe de elétrons.
No final, a luz sincrotrônica estará disponível em estações experimentais que estão localizadas ao redor do Anel de Armazenamento, chamadas Beamlines - aqui é onde os cientistas colocarão suas amostras de materiais e produzirão dados para estudá-la mais a fundo.
A imagem acima - disponível no site do CNPEM - mostra uma ilustração do SIRIUS, onde o anel de armazenamento representado pelo círculo azul tem cerca de 518 metros de circunferência, enquanto o Booster exibido em laranja tem cerca de 496 metros.
Linac, por outro lado, é muito menor em tamanho, com apenas 32 metros, representados pela linha rosa.
Assim, estas fontes de luz sincrotrônica de quarta geração ajudarão os cientistas a aprofundar -literalmente - suas pesquisas, ganhando espaço e melhores ferramentas para analisar tópicos complexos.
Por exemplo, análises de solo mais avançadas aumentarão o conhecimento sobre o desenvolvimento de fertilizantes, levando à produção de produtos agrícolas menos tóxicos, beneficiando a saúde humana e o meio ambiente.
Da mesma forma, o Sirius também permitirá aos cientistas desenvolver novos materiais devido a um estudo mais completo das estruturas de nanopartículas.
Em 21 de outubro de 2020, a primeira linha de feixe Sirius chamada Manacá foi aberta para uso em pesquisa. Esta linha destina-se a focar as macromoléculas, estudando as proteínas e suas interações com os medicamentos.
No futuro, mais cinco linhas de feixe serão abertas para uso, chamadas Carnaúba, Cateretê, Ema, Ipê, e Mogno. Cada uma delas se concentrará em um tipo específico de análise. Hoje essas linhas de feixe estão em um estágio avançado de instalação e, no final de 2021, algumas deverão estar concluídas.
No total, a estrutura do Sirius terá 14 estações de trabalho. O projeto completo inclui sete outras linhas de vigas, cuja abertura está prevista para 2021. Entretanto, o número de linhas de feixe pode ser gradualmente expandido, alcançando até 40 estações experimentais.
Confira um vídeo sobre a construção do Sirius aquicom depoimentos e explicações diretamente dos engenheiros envolvidos.
E você também pode visitar Site oficial do CNPEM que tem todas as informações sobre o projeto SIRIUS.
No final, o Sirius tem expectativas não só para os cientistas brasileiros, mas a excitação pelos avanços na pesquisa vai para todo o mundo. Vai a ciência!
Além disso, você sabe que pode carregar uma foto de seu computador e usá-la em seu infográfico? Sim, você pode!
Foi assim que eu fiz minha infografia neste artigo! Muito legal, certo?
Então, vamos para Mind the Graphe comece seu nova criação!
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