MESA em Mainz: Progresso na próxima grande aventura da física!

MESA em Mainz: Progresso na próxima grande aventura da física!

A construção do acelerador de partículas de recuperação de energia MESA (Mainz Energy-recovery Accelerator) na Universidade Johannes Gutenberg Mainz (JGU) está tomando forma. No dia 10 de abril de 2025 foi entregue uma câmara de vácuo com peso superior a 3 toneladas, fundamental para os projetos de pesquisa em andamento. Esta entrega segue a instalação de um ímã supercondutor de 21 toneladas em novembro de 2024, demonstrando ainda mais o progresso do projeto. MESA não só faz parte do Cluster de Excelência PRISMA+ de Mainz, mas também abre novas possibilidades na pesquisa básica em física.

Um objetivo central do MESA são os dois experimentos principais, MAGIX e P2, que pretendem contribuir para a pesquisa da chamada “nova física”. O foco do experimento P2 é a medição precisa do ângulo de mistura fraco, a fim de esclarecer questões em aberto na física de partículas elementares. A nova câmara de vácuo tem um impressionante comprimento de 7 metros e um diâmetro de 2,4 metros, perfazendo um volume de 32 metros cúbicos. Essa condição é importante porque a câmara cria o vácuo necessário para a célula-alvo, que deve operar em temperaturas extremamente baixas, em torno de -257 graus Celsius.

Desafios e soluções tecnológicas

O hidrogênio líquido é armazenado nesta célula-alvo, cujo volume gira em torno de 70 litros. O vácuo da câmara não serve apenas como isolamento, mas também garante que o calor gerado pelo feixe de elétrons na célula alvo seja dissipado de forma eficiente por um resfriador de hélio. A câmara de vácuo também contém um detector de pixel de silício na parte traseira que mede o momento dos elétrons. Uma característica especial é a janela de vácuo, feita de resina epóxi reforçada com fibra de carbono, que é fixada entre as partes frontal e traseira da câmara.

A própria câmara de vácuo é feita de liga de alumínio de alta resistência, equipada com vedações metálicas especiais para garantir alta resistência à radiação. Ele foi projetado para caber no ímã supercondutor, o que significa que seu formato deve ser bem redondo.

Financiamento e outras etapas

O trabalho de desenvolvimento da experiência P2 beneficiou do financiamento do PRISMA+ Cluster of Excellence e do programa de equipamentos de grande escala da Fundação Alemã de Investigação (DFG). Ao mesmo tempo, o desenvolvimento das tecnologias utilizadas em projectos como o MESA também está a ser impulsionado através de colaborações internacionais. Um exemplo é o Colisor Linear Internacional (ILC), que conta com tecnologia de acelerador supercondutor, que oferece vantagens como baixas perdas de potência e alta qualidade dos feixes de partículas. Estas tecnologias foram desenvolvidas por instituições como a DESY e a TESLA Technology Collaboration desde a década de 1990 e fornecem uma base valiosa para os desenvolvimentos atuais em Mainz.

No geral, o MESA é um excelente exemplo de física de partículas moderna que está na vanguarda dos avanços tecnológicos nos últimos anos e permite a investigação universitária a nível internacional.