Nova fonte de luz síncrotron brasileira permitirá experimentos inéditos no País

No início da noite da última sexta-feira, 8 de março, quando o campus do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) já estava praticamente em silêncio, gritos de comemoração ecoaram pelos corredores do prédio do Sirius, a nova fonte de luz síncrotron brasileira.

Em seu interior, a equipe responsável pela instalação dos aceleradores de partículas atingia mais um marco para a implantação do Sirius: a primeira volta completa de elétrons no segundo, dentre os seus três aceleradores: o booster. Trata-se de um equipamento finamente ajustado, ao longo do qual os elétrons devem percorrer uma trajetória com precisão micrométrica.

O Sirius possui três aceleradores de elétrons, que são responsáveis por gerar a luz síncrotron. Após a produção e aceleração inicial dos elétrons no primeiro acelerador (chamado de Linac), é no Booster que os elétrons circulam para ganhar cada vez mais energia, até que atinjam os níveis adequados para que possam gerar a tão desejada luz síncrotron. Quando estão “prontos”, os elétrons são depositados no acelerador principal, onde permanecem por longos períodos de tempo e dão quase 600 mil voltas por segundo.

Os próximos passos incluem a conclusão da montagem do terceiro acelerador de partículas e das primeiras estações de pesquisa. O marco de abertura da nova fonte de luz síncrotron para pesquisadores de todo Brasil e do mundo está prevista para 2020.

Sirius
O Sirius é o maior projeto da ciência brasileira, uma infraestrutura de pesquisa de última geração, estratégica para a investigação científica de ponta. Sirius será um laboratório com instalações de pesquisa abertas às comunidades científica e industrial, que permitirá a busca de soluções para problemas globais em áreas como saúde, agricultura, energia e meio ambiente.

Sirius é uma fonte de luz síncrotron, um grande equipamento científico composto por três aceleradores de partículas com a função gerar esse tipo especial de luz.

A luz síncrotron é um tipo de radiação eletromagnética que se estende por uma faixa ampla do espectro eletromagnético – luz infravermelha, ultravioleta e Raios X. Essa luz de altíssimo brilho é capaz de revelar estruturas, em alta resolução, dos mais variados materiais orgânicos e inorgânicos, como proteínas, vírus, rochas, plantas, ligas metálicas e outros.

Na agricultura, a luz síncrotron pode ser usada para análise do solo, para o desenvolvimento de fertilizantes mais eficientes e baratos e, ao mesmo tempo, menos agressivos ao meio ambiente e à saúde. Fontes de luz têm aplicação, também, no mapeamento da concentração, biodisponibilidade e localização de nutrientes em espécies vegetais.

Na área de energia, o uso de síncrotron permite o desenvolvimento de novas tecnologias de exploração de petróleo e gás natural, e no entendimento e desenvolvimento de materiais e sistemas para células solares, células combustível e baterias, bem como nas pesquisas de novos materiais mais leves e eficientes.
Na área da saúde, pesquisas feitas com síncrotron são fundamentais para identificação das estruturas de proteínas e unidades intracelulares complexas, etapa importante no desenvolvimento de novos medicamentos, assim como no desenvolvimento de nanopartículas para o diagnóstico de câncer e combate a vírus e bactérias.

A nova fonte permitirá a realização de experimentos hoje impossíveis no País, abrindo novas perspectivas de pesquisa em diversas áreas estratégicas.

Aceleradores de Elétrons
A luz síncrotron é produzida em aceleradores de partículas quando elétrons, acelerados a velocidades próximas à velocidade da luz, tem sua trajetória desviada por campos magnéticos. Aceleradores de partículas são grandes máquinas capazes de produzir e controlar o movimento de partículas carregadas de alta energia em velocidades próximas à velocidade da luz.

Uma fonte de luz síncrotron é composta por três aceleradores de partículas: um Acelerador Linear (ou Linac), um Acelerador Injetor (ou Booster) e o Acelerador Principal, chamado de Anel de Armazenamento. O Linac é responsável pela produção do feixe de elétrons e por sua aceleração inicial, enquanto o Booster é responsável pela aceleração dos elétrons até a energia de operação do acelerador principal. Este último, conhecido como Anel de Armazenamento, é responsável por manter os elétrons em movimento por longos períodos de tempo, enquanto produzem a Luz Síncrotron.

Passo a passo do Projeto
Em novembro de 2018, foi entregue a primeira etapa do Sirius, que compreendeu a conclusão das obras civis e a entrega do prédio que abriga toda a infraestrutura de pesquisa, além da conclusão da montagem dos dois primeiros aceleradores de elétrons.

O Sirius é abrigado em um prédio de 68 mil metros quadrados. Sua estrutura foi projetada e construída para atender padrões de estabilidade mecânica e térmica sem precedentes. No Sirius, a demanda por estabilidade e prevenção de vibrações demandou que abaixo dos aceleradores fosse construído um piso em uma única peça de concreto armado, de 90 cm de espessura e com precisão de nivelamento de menos de 10 milímetros. A temperatura na área dos aceleradores não poderá variar mais que 0,1 grau Celsius.

A entrega da segunda etapa do projeto inclui o início da operação do Sirius e a abertura das seis primeiras estações de pesquisa para a comunidade científica. O projeto completo inclui outras sete estações de pesquisa (denominadas “linhas de luz”), que deverão entrar em operação por volta de 2021.

O equipamento poderá comportar até 38 estações experimentais. Sirius foi também desenhado para permitir novos “upgrades” no futuro, que prolongarão sua vida útil e o manterão na fronteira do conhecimento.

Financiamento e indústria nacional
O projeto completo – que inclui o prédio, as três estruturas aceleradoras (acelerador linear, booster e acelerador principal), 13 estações de pesquisa, além de toda mão de obra – demanda investimentos de 1,8 bilhão. Este valor está sendo financiado pelo Ministério de Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC).

Projetado por brasileiros, o Sirius teve até agora cerca de 85% de seus recursos investidos no País, em parceria com empresas nacionais. Para sua construção foram estabelecidos contratos com mais de 300 empresas de pequeno, médio e grande portes, das quais 45 estão envolvidas diretamente em desenvolvimentos tecnológicos, em parceria com o LNLS e o CNPEM. Este número não inclui as contratações para as obras civis do Sirius, gerenciadas diretamente pela construtora contratada.

CNPEM
O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) é uma organização social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC). Localizado em Campinas-SP, possui quatro Laboratórios Nacionais – referências mundiais e abertos às comunidades cie ntífica e empresarial. O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) opera a única fonte de luz síncrotron da América Latina e está, nesse momento, construindo Sirius, o novo acelerador de elétrons brasileiro; o Laboratório Nacional de Biociências (LNBio) atua na área de biotecnologia com foco na descoberta e desenvolvimento de novos fármacos; O Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia de Bioetanol (CTBE) investiga novas tecnologias para valorização e transformação de materiais agroindustriais em bioprodutos com ênfase em biocombustíveis; e o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) realiza pesquisas científicas e desenvolvimentos tecnológicos em busca de soluções baseadas em nanotecnologia.

Os quatro Laboratórios têm, ainda, projetos próprios de pesquisa e participam da agenda transversal de investigação coordenada pelo CNPEM, que articula instalações e competências científicas em torno de temas estratégicos.

LNLS
O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) integra o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), uma organização social qualificada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC). Localizado em Campinas (São Paulo), o LNLS é responsável pela operação da única fonte de luz síncrotron da América Latina, aberta ao uso das comunidades acadêmica e industrial. O síncrotron brasileiro possui hoje 18 estações experimentais – chamadas linhas de luz –, voltadas ao estudo de materiais orgânicos e inorgânicos por meio de técnicas que empregam radiação eletromagnética desde o infravermelho até os Raios X.

O LNLS está neste momento construindo o Sirius, uma fonte de luz síncrotron de quarta geração, planejada para ser uma das mais avançadas do mundo. Sirius abrirá novas perspectivas de pesquisa em áreas como ciência dos materiais, nanotecnologia, biotecnologia, física, ciências ambientais e muitas outras.