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China enterrou um “supermicroscópio” de 2 km, revestiu sua câmara com titânio de apenas 0,3 milímetro, criou um vácuo comparável ao da Lua e disparou 250 bilhões de íons por pulso para investigar como os elementos pesados nasceram no Universo
Escrito por Ana Alice
Publicado em 27/07/2026 às 22:30
Ciência e Tecnologia
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Um acelerador subterrâneo reúne campos magnéticos extremos, vácuo ultralimpo e feixes de intensidade recorde para estudar núcleos atômicos raros e processos ligados à formação dos elementos mais pesados do Universo.
A China concluiu em 21 de julho de 2026 a construção de um acelerador subterrâneo de íons pesados com uma linha de feixe de dois quilômetros, instalada a 13 metros de profundidade, na cidade de Huizhou, na província de Guangdong.
Chamado de High Intensity Heavy-ion Accelerator Facility, ou HIAF, o complexo passou pela avaliação técnica de aceitação e iniciou uma fase de operações experimentais.
Sua função será produzir feixes de partículas de alta intensidade para investigar a estrutura dos núcleos atômicos, criar isótopos instáveis e estudar reações relacionadas à origem dos elementos no Universo.
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Durante os testes de comissionamento, o equipamento acelerou 250 bilhões de íons de oxigênio em um único pulso.
Também produziu pulsos com 32 bilhões de íons de bismuto, números que, segundo o Instituto de Física Moderna da Academia Chinesa de Ciências, estabeleceram recordes de intensidade entre instalações semelhantes.
A comparação com um “supermicroscópio” é uma metáfora usada para explicar o papel do acelerador.
Ele não amplia objetos nem produz fotografias como um microscópio óptico.
Em vez disso, lança partículas contra alvos ou as conduz por instrumentos de medição para revelar propriedades da matéria que não podem ser observadas diretamente.
HIAF tem linha de feixe subterrânea de dois quilômetros
O HIAF ocupa uma área de aproximadamente 32 hectares e reúne aceleradores, anéis, laboratórios e seis terminais experimentais.
A linha percorrida pelos feixes se estende por cerca de dois quilômetros sob o complexo.
O projeto foi proposto pelo Instituto de Física Moderna em 2009.
As obras começaram em dezembro de 2018, e o primeiro comissionamento completo com feixes ocorreu em outubro de 2025, após aproximadamente sete anos de construção.
A instalação combina duas tecnologias.
Primeiro, um acelerador linear supercondutor impulsiona os íons por uma trajetória reta.
Depois, um síncrotron de ciclo rápido faz as partículas circularem em um anel e ganharem energia a cada passagem.
Segundo a Academia Chinesa de Ciências, o HIAF é a primeira instalação avançada de pesquisa com íons pesados a integrar essa configuração de acelerador linear supercondutor e síncrotron rápido.
A estrutura foi planejada para trabalhar com partículas que vão do hidrogênio ao urânio.
Os íons são átomos que perderam ou ganharam elétrons e, por isso, possuem carga elétrica.
Essa carga permite que campos elétricos aumentem sua velocidade e que campos magnéticos alterem sua direção dentro do equipamento.
Quanto mais pesados e numerosos forem os íons, maiores ficam as exigências sobre os sistemas que controlam o feixe.
Pequenos desvios podem fazer as partículas atingir as paredes da câmara, reduzir a intensidade ou comprometer os experimentos.
Feixe alcançou 250 bilhões de íons de oxigênio
Um pulso não corresponde a uma única partícula disparada pelo acelerador.
Trata-se de um agrupamento de íons lançado em um intervalo controlado.
Nos testes divulgados pela instituição, o feixe de oxigênio alcançou uma intensidade de 2,5 × 10¹¹ partículas por pulso, equivalente a 250 bilhões de íons.
A energia máxima informada para esse feixe chegou a 4,25 gigaelétron-volts.
Já o bismuto atingiu 3,2 × 10¹⁰ partículas por pulso, ou 32 bilhões.
Os resultados superaram parâmetros previstos no projeto, de acordo com os responsáveis pelo HIAF.
“Alta intensidade é o indicador central de um acelerador de íons de nova geração”, afirmou Yang Jiancheng, vice-diretor do Instituto de Física Moderna e engenheiro-chefe do projeto, em tradução livre.
O pesquisador explicou que elevar a quantidade de íons acelerados em cada pulso criou desafios técnicos cuja pesquisa e desenvolvimento se estenderam por mais de uma década.
Feixes mais intensos aumentam a possibilidade de produzir núcleos raros.
Muitos deles existem por frações de segundo e aparecem em quantidades tão pequenas que podem escapar dos detectores quando poucos íons atingem o alvo.
Com um número maior de colisões, os cientistas ampliam a quantidade de eventos disponíveis para análise.
Isso pode melhorar medições de massa, tempo de vida, formas de decaimento e outras propriedades dos núcleos atômicos.
Assista o vídeo
Câmara de titânio mantém vácuo comparável ao da Lua
Para que os íons percorram o acelerador, o interior da câmara precisa conter uma quantidade extremamente pequena de gás.
Caso contrário, as partículas colidem com moléculas de ar, mudam de trajetória e perdem energia.
O HIAF utiliza uma câmara de vácuo com parede de liga de titânio de 0,3 milímetro de espessura.
A estrutura precisa ser fina para atender às exigências do acelerador, mas também deve resistir à diferença de pressão e manter o alinhamento do sistema.
A pressão interna alcançada foi de 10⁻¹² milibar, ou um trilionésimo de milibar.
A Academia Chinesa de Ciências descreveu essa condição como comparável ao vácuo encontrado na Lua.
Essa comparação não significa que todas as regiões do ambiente lunar tenham exatamente a mesma pressão.
Ela serve para indicar que restam pouquíssimas partículas dentro da câmara onde o feixe circula.
Produzir esse nível de vácuo exige materiais com baixa liberação de gases, conexões vedadas, sistemas de bombeamento e controle rigoroso de contaminações.
Até resíduos microscópicos nas superfícies podem liberar moléculas e interferir na passagem dos íons.
A espessura do titânio chama atenção porque 0,3 milímetro corresponde a três décimos de milímetro.
Ainda assim, o material precisa formar uma barreira contínua e compatível com os campos magnéticos usados para conduzir as partículas.
Campos magnéticos mudam em milésimos de segundo
Outro desafio está nos eletroímãs que controlam o feixe dentro do síncrotron.
Conforme as partículas ganham energia, os campos magnéticos precisam mudar rapidamente para mantê-las na trajetória planejada.
As fontes de alimentação desenvolvidas para o HIAF conseguem alterar a corrente elétrica em milhares de amperes durante apenas 100 milissegundos.
O sistema alcança uma taxa de variação do campo magnético de 12 teslas por segundo.
Ao mesmo tempo, equipamentos de radiofrequência produzem um campo elétrico de aproximadamente 35 quilovolts por metro.
Esse campo fornece sucessivos impulsos aos íons durante a aceleração.
A sincronização entre eletricidade, magnetismo e posição das partículas precisa ocorrer repetidamente.
Se o campo mudar antes ou depois do momento correto, o feixe pode se espalhar ou deixar a órbita definida.
O funcionamento se assemelha, em princípio, a empurrar repetidamente um objeto em movimento circular.
Cada impulso precisa ocorrer no instante adequado, enquanto os ímãs ajustam a curva para que as partículas permaneçam dentro do anel.
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Acelerador produzirá núcleos atômicos instáveis
O HIAF foi projetado para produzir milhares de espécies de núcleos atômicos instáveis.
Muitos não são encontrados normalmente na natureza porque se desintegram rapidamente e se transformam em outras partículas.
Esses núcleos também são chamados de isótopos exóticos.
Eles podem ter quantidades incomuns de prótons e nêutrons, ficando distantes das versões estáveis dos elementos conhecidos.
Ao criar e medir essas partículas, os pesquisadores pretendem explorar os limites da existência nuclear.
Uma das perguntas é até que ponto um núcleo consegue receber prótons ou nêutrons antes de deixar de permanecer unido.
A instalação também busca fornecer dados para a astrofísica nuclear, área que relaciona reações dentro do núcleo às condições encontradas em estrelas, explosões estelares e colisões de objetos compactos.
Entre os temas investigados está a formação dos elementos mais pesados que o ferro.
Parte deles pode surgir quando núcleos capturam nêutrons em ambientes extremos, como certas estrelas e fusões de estrelas de nêutrons.
Elementos como ouro, platina e urânio dependem de cadeias de reações que envolvem núcleos muito instáveis.
Vários desses núcleos desaparecem tão rapidamente que suas propriedades ainda não foram medidas com precisão.
Os aceleradores não reproduzem uma estrela inteira.
Eles criam, em condições controladas, determinadas partículas e reações que ajudam a testar os modelos usados para descrever esses eventos cósmicos.
Medição do ouro-202 superou recorde anterior
Durante o comissionamento, os pesquisadores mediram a massa do ouro-202, ou Au-202, um isótopo de vida curta que possui o mesmo número de prótons do ouro comum, mas uma quantidade diferente de nêutrons.
Segundo a Academia Chinesa de Ciências, a precisão alcançada foi duas vezes maior que a do recorde anterior.
A instituição também informou que os experimentos observaram dois novos isótopos, sem identificar seus nomes no comunicado público consultado.
A massa de um núcleo fornece informações sobre a energia que mantém prótons e nêutrons unidos.
Diferenças muito pequenas podem alterar previsões sobre estabilidade, decaimento radioativo e rotas de formação de elementos.
Para fazer essas medições, o HIAF dispõe de instrumentos como um anel espectrométrico, um separador preenchido com gás e uma linha de feixes radioativos de alta rigidez magnética.
Esses equipamentos selecionam partículas específicas entre um grande número de produtos gerados nas colisões.
Em seguida, os cientistas analisam propriedades como trajetória, velocidade, carga e tempo de circulação.
Conteúdo reproduzido originalmente em: clickpetroleoegas por Ana Alice.