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Um físico leu um artigo em 1929, teve a ideia de empurrar partículas em espiral em vez de em linha reta, e um ano depois um aluno dele montou um aparelho de treze centímetros que virou a base de todo acelerador de hoje
Escrito por Jefferson Augusto
Publicado em 11/08/2026 às 19:07
Ciência e Tecnologia
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O cíclotron resolveu com geometria um problema que a engenharia elétrica não conseguia resolver com voltagem, e rendeu o Nobel de Física de 1939.
No fim dos anos 1920 a física tinha um problema de força bruta. Para quebrar um núcleo atômico era preciso jogar partículas contra ele em altíssima velocidade, e a única receita conhecida era aplicar voltagem cada vez maior.
O caminho existia e era impraticável. Voltagens desse tamanho exigiam equipamento gigante, caro e perigoso, e mesmo assim esbarravam num teto técnico.
A saída não veio de mais energia. Veio de mudar o formato do caminho que a partícula percorre.
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A ideia começou com a leitura de um artigo
Segundo a biografia publicada pelo comitê do Nobel, foi no início de 1929 que Ernest Orlando Lawrence leu um trabalho do engenheiro norueguês Rolf Wideröe sobre aceleração de partículas e percebeu que dava para reaproveitar o mesmo empurrão várias vezes, em vez de dar um único empurrão gigante.
O raciocínio é simples de enunciar. Se a partícula andar em círculo, ela passa pelo mesmo ponto repetidamente, e a cada passagem pode receber mais um chute de energia.
É o mesmo princípio que sustenta as máquinas atuais, incluindo o anel de cerca de noventa quilômetros que o Cern quer construir para superar o acelerador atual. Mudou o tamanho, não a ideia.
Como o cíclotron funciona
A máquina tem dois eletrodos ocos em forma de meia-lua, chamados dês pelo formato da letra, colocados dentro de um campo magnético perpendicular ao plano deles.
O campo magnético é o que curva a trajetória e mantém a partícula girando. O campo elétrico, aplicado no vão entre as duas meia-luas e invertido no ritmo certo, é o que acelera. A cada volta a partícula ganha energia e abre a espiral, até sair pela borda contra o alvo.
Essa é a sacada: a partícula recebe dezenas de empurrões pequenos no lugar de um empurrão impossível. A voltagem necessária despenca e o aparelho encolhe.
O primeiro modelo cabia na mão
No outono de 1930, o estudante M. Stanley Livingston construiu, sob orientação de Lawrence, um modelo de treze centímetros de diâmetro que já trazia todos os elementos dos cíclotrons seguintes.
O resultado provou a tese na prática. Com menos de mil volts aplicados no eletrodo, aquele aparelho de bancada acelerou prótons ao equivalente a oitenta mil volts, oitenta vezes mais do que entrava.
Ainda conforme o registro do Nobel, em 1931 Lawrence montou em Berkeley o laboratório dedicado a levar a ideia adiante, e passou a dirigi-lo. Dali em diante os cíclotrons só cresceram, dos vinte e sete polegadas aos anéis de dezenas de quilômetros de hoje.
O crescimento continua. A mesma linhagem de máquinas é a que hoje se estuda para encurtar o tempo de radioatividade do lixo nuclear, quase um século depois do aparelho de bancada.
O que a máquina permitiu descobrir
Bombardear núcleos com partículas rápidas transforma átomos em variantes do mesmo elemento, os isótopos, inclusive isótopos que não existem naturalmente.
Foi por isso que o Nobel de Física de 1939 foi entregue a Lawrence pela invenção e desenvolvimento do cíclotron e pelos resultados obtidos com ele, com menção expressa aos elementos radioativos artificiais, segundo a página oficial do prêmio.
Fabricar isótopos sob encomenda deixou de ser curiosidade de laboratório e virou rotina de hospital e de indústria, o que explica por que a máquina se espalhou tão rápido pelo mundo.
Onde essa herança aparece hoje
A técnica saiu do laboratório de física pura faz tempo. Aceleradores produzem isótopos usados em exames de imagem e em tratamento de câncer, e feixes de prótons são aplicados diretamente em terapia.
E a versão de bancada nunca morreu. Aparelhos pequenos continuam sendo usados em pesquisa e até em experimentos caseiros documentados, como o uso de um acelerador para gravar descargas dentro de um cilindro de acrílico.
Por que essa história ainda importa
Ela é um dos casos mais limpos de problema resolvido por mudança de abordagem e não por aumento de recurso. A comunidade científica corria atrás de voltagem, e a resposta estava em repetir um empurrão pequeno na hora certa.
O primeiro cíclotron custou pouco e coube numa bancada. O que ele abriu não coube em lugar nenhum.
Fontes
The Nobel Prize
Lawrence Berkeley
Conteúdo reproduzido originalmente em: clickpetroleoegas por Jefferson Augusto.