Uma Técnica para “Fusão do Vácuo” – Parte 1

Parte 1 – As Idéias de Bruno Touschek

Nos últimos anos, o estudo dos quarks por meio de experiências de espalhamento foi completado e aprofundado pelo rápido crescimento de um novo recurso da Física de Alta Energia: os “storage rings” – aceleradores de partículas em forma de anéis. Por muitos anos os Físicos sonharam em fazer melhor uso da energia de suas partículas, tendo dois feixes iguais de partículas colidindo: neste caso o baricentro da colisão está em repouso no laboratório e a energia liberada se iguala à soma das energias de ambos os feixes. Todavia, somente no início dos anos 60 que vários desenvolvimentos na tecnologia dos aceleradores abriram caminho para a construção dos “storage rings” que poderiam manter dois feixes suficientemente intensos por períodos longos o suficiente para produzir um não desprezível número de colisões por segundo em cada um dos pontos onde os feixes se interceptam. No CERN, a construção do Intersecting Storage Ring (ISR) completou-se em 1970, e as colisões entre dois feixes de prótons de 30 GeV revelou muitas facetas inesperadas das interações fortes. Ainda mais produtiva foi a linha defendida por Bruno Touschek²⁰, que em 1959 propôs o estudo das aniquilações de pósitrons e elétrons acumulados no mesmo anel magnético. Ele era tão favorável ao uso desta reação, em particular com relação à colisão entre fótons, porque ele acreditava que ela era muito mais simples de interpretar. Prótons são objetos realmente complicados, e suas interações fortes, embora interessantes, não são facilmente tratáveis por uma descrição simples como a permitida pelo comportamento puntiforme dos elétrons e dos pósitrons. Touschek tinha duas idéias claras e simples:

i – O sistema e⁺e^– (pósitron elétron) tem o número quântico de um bóson e, portanto, para as altas energias disponíveis, é uma fonte eletromagnética de partículas bastante relevante para o estudo das ligações fortes bem como para a eletrodinâmica;

ii – Elétrons e pósitrons de igual energia têm a propriedade de seguirem a mesma trajetória (com velocidade inversa) num campo magnético. Assim, eles naturalmente interceptar-se-iam num anel magnético simples e, na colisão, toda a energia seria liberada, uma vez que o centro de massa estaria em repouso.

Amaldi, U. – Particle Accelerators and Scientific Culture – CERN-79-06, Experimental Physics Division, July, 12 1979 – Genova – Italy.