Por que os físicos tentaram colocar um furão em um acelerador de partículas

EM FEVEREIRO DE 1971, FÍSICOS DO Laboratório Nacional de Aceleradores em Batavia, Illinois, começaram a testar a maior máquina do mundo: um acelerador de partículas síncrotron de prótons de 200 bilhões de elétrons-volts (BeV*) em forma de anel. As apostas eram altas. O diretor do NAL, Bob Wilson, disse ao Departamento de Energia dos EUA que poderia colocá-lo em funcionamento dentro de cinco anos por US$ 250 milhões, e eles estavam lá há quatro anos. Eles logo se depararam com um problema desconcertante: os ímãs que eram essenciais para sua operação continuavam falhando.

A solução de baixa tecnologia proposta para este problema de alta tecnologia? Um furão chamado Felicia.

Mas primeiro, algumas informações básicas. O NAL – hoje conhecido como Fermilab, em homenagem ao físico Enrico Fermi – possui uma cadeia de aceleradores: um acelerador linear (linac), um booster, um anel reciclador e um anel injetor principal. O linac fornece o feixe de prótons e o choque inicial de energia; o booster acelera; o reciclador “agrupa” em grupos de prótons para um feixe mais intenso; e o anel injetor principal fecha o feixe dezenas de milhares de vezes, quase à velocidade da luz. As partículas são então enviadas para diversas instalações de testes, onde são esmagadas umas contra as outras ou contra um alvo fixo. A colisão resultante, observada por um detector de partículas, revela o seu interior e por vezes cria partículas exóticas. Estes são os elementos mais fundamentais do universo.

Em 1971, o design era um pouco diferente; por um lado, os anéis injetores e recicladores não existiam. O que aconteceu foi um acelerador de seis quilômetros de diâmetro chamado anel principal. Ele foi equipado com ímãs, que guiam o feixe através dos aceleradores: “774 ímãs dipolo – que orientam o feixe de partículas – e 240 ímãs quadrupolos – que focam o feixe”, como lembrou o físico Ryuji Yamada, que projetou o ímã dipolo.

Estes não são ímãs de geladeira: cada um tem 6 metros de comprimento e pesa quase 13 toneladas. No início, apenas dois ímanes falharam quando o isolamento de fibra de vidro em torno das suas bobinas se rompeu. Isso logo se tornou dois por dia. Nos meses seguintes, a equipe substituiu 350 ímãs.

No entanto, em 30 de junho de 1971, eles conseguiram enviar pela primeira vez um feixe de partículas ao redor do anel. Em agosto, eles enviaram um cerca de 10 mil vezes. Mas quando tentaram acelerar as partículas acima de sete BeV, os ímãs entraram em curto.

Yamada finalmente percebeu a causa: lascas de metal deixadas para trás quando cortaram os tubos de vácuo. “Então, quando os ímãs foram excitados para um campo mais alto”, escreveu ele, “eles foram puxados para dentro da abertura do ímã, levantaram-se e pararam o feixe, porque eram um material ligeiramente magnético”.

Eles tiveram que tirar as lascas. Mas como?

Robert Sheldon, um engenheiro britânico que foi contratado pela NAL para encontrar “atalhos e ideias para economizar dinheiro”, sugeriu que um furão, equipado com uma ferramenta de limpeza, poderia fazer o trabalho, correndo pelos tubos de vácuo como se estivesse expulsando coelhos. de um labirinto. “Na sua parte de Yorkshire, os caçadores usavam furões”, escreveu Frank Beck, ex-chefe dos serviços de pesquisa do Fermilab. “Um furão não hesitaria em percorrer o interior do tubo de aço inoxidável, mesmo que isso envolvesse uma longa viagem rumo ao desconhecido.”

O furão chegou por entrega especial da Wild Game and Fur Farm em Gaylord, Minnesota. Com 15 centímetros de comprimento, ela era o menor furão que já tiveram. Seu pelo era marrom e preto, exceto por manchas brancas no rosto. Eles a chamavam de Felícia. Ela custou US$ 35.

Eles colocaram uma coleira personalizada em volta do pescoço de Felicia e uma fralda em seu traseiro; cocô de furão em um tubo também pararia um próton. Eles prenderam um barbante na gola. Felicia deveria levar o barbante de uma ponta à outra do tubo. Em seguida, eles prendiam um cotonete embebido em limpador no barbante e o puxavam.

Mas Felicia recusou-se a entrar no tubo de vácuo do anel principal. Talvez ela tenha ficado assustada com o circuito preto estreito e sem luz – tinha seis quilômetros de diâmetro.

Diante de um furão recalcitrante, os cientistas o transferiram para uma seção de tubos de 12 polegadas de largura no Meson Lab, uma instalação de testes que ainda estava em construção. “Ela foi ensinada a correr por túneis cada vez mais longos até que estivesse pronta para experimentar uma das seções de 300 pés que serão unidas para formar os tubos do Laboratório Meson”, observou Time.