Em fevereiro de 1971, os testes em Tevatron, a maior instalação experimental do mundo na época, começaram
no Laboratório Nacional de Aceleradores dos EUA (NAL), agora conhecido como Fermilab. Era um anel subterrâneo de 6,3 km de comprimento, no qual prótons e antiprótons tinham que acelerar a uma velocidade próxima à velocidade da luz.
As apostas eram altas. O diretor da NAL, Bob Wilson, prometeu ao Departamento de Energia dos EUA lançar o tevatron em cinco anos. Quatro anos após o início do projeto, que foi gasto em US $ 250 milhões, os físicos enfrentaram um problema incompreensível: ímãs que aceleram partículas já quebram em 0,2 GeV em rajadas. No entanto, para resolver esse problema de alta tecnologia, foi proposta uma solução elegante de baixa tecnologia - um furão chamado Felicia.
Como tevatron trabalhou
Tevatron , que serviu a ciência até 2011, era uma cadeia de aceleradores. A princípio, as moléculas de hidrogênio foram conduzidas através de dois aceleradores lineares, onde foram ionizados, atingiram 400 MeV, doaram elétrons e se transformaram em prótons¹.
Os prótons foram enviados para o síncrotron de reforço. Lá eles adquiriram energia de 8 GeV, após o que caíram em outro acelerador auxiliar (o chamado injetor principal), que elevou sua energia a 120 GeV ou 150 GeV. Coágulos de prótons com uma energia de 150 GeV foram imediatamente injetados no anel principal de um raio de um quilômetro cercado por ímãs comuns e supercondutores. Lá eles aceleraram para 980 GeV e adquiriram uma velocidade de 99,89% de luz.
Cerca de 120 prótons de GeV bombardearam um alvo de níquel e geraram antiprótons. Eles se reuniram em um anel separado e depois caíram no anel principal, onde também aceleraram para 980 GeV. Assim, uma energia de colisão de cerca de 2 TeV foi formada no tevatron. Esse recorde foi realizado quase um quarto de século antes da construção do LHC.
Primeiro teste
A construção do tevatron, 1969.Em 1971, Tevatron parecia diferente: não havia injetor principal e síncrotron principal, apenas um anel acelerador com um diâmetro de 6 km. Ele abrigava 774 ímãs dipolares que controlavam o feixe de partículas e 240 ímãs de quatro pólos que focavam o feixe².
Estes não são ímãs de geladeira: cada um tinha 20 pés de comprimento e pesava quase 13 toneladas. Nos primeiros testes, os dois ímãs danificaram o isolamento de fibra de vidro das bobinas. Então isso começou a ser repetido várias vezes ao dia, e por vários meses os pesquisadores tiveram que trocar 350 ímãs.
Apesar disso, em 30 de junho de 1971, os físicos conseguiram conduzir um fluxo direcionado de partículas por todo o anel. Em agosto, eles conseguiram dirigir o fluxo em círculo cerca de 10.000 vezes seguidas. Mas quando eles tentaram acelerar partículas acima de 7 MeV, os ímãs se fecharam.
O físico Ryuji Yamada, que desenvolveu o imã dipolo, finalmente entendeu o motivo: havia poeira de metal no tubo de vácuo. “Quando os ímãs criaram um campo forte”, ele escreveu, “fragmentos de metal caíram no espaço do ímã e interromperam o fluxo, pois eram material magnético fraco.” Tornou-se óbvio que você precisa remover todos os fragmentos extras, mas como?
Solução de engenheiros britânicos
Felicia emerge de um tubo de vácuo de 300 pés de comprimento.Para procurar "soluções e idéias que economizem dinheiro", a NAL convidou o engenheiro britânico Robert Sheldon. Ele sugeriu que um furão comum pudesse fazer esse trabalho correndo através dos tubos de vácuo como uma toca de coelho. “Os furões foram usados na caça de partes de Yorkshire”, escreveu Frank Beck³, ex-diretor de pesquisa da Fermilab, ““ O furão passará facilmente pelo cano, mesmo que seja uma longa jornada para o desconhecido. ”
Entrega especial de uma fazenda de peles em Minnesota enviou aos cientistas o menor furão que eles encontraram. Felicia tinha 15 polegadas de comprimento, tinha pêlo marrom com manchas brancas no rosto e custava US $ 35.
Os cientistas pararam o acelerador, colocaram um cinto no pescoço e nas patas traseiras de Felicia e com um broche preso. Depois que o animal passou pelo cano, eles quiseram esticar o eixo com um agente de limpeza.
Mas Felicia imediatamente percebeu que não havia cheiro de coelhos aqui e se recusou a subir no anel principal do tubo de vácuo. Talvez ela estivesse assustada com um laço de metal estreito e apagado, a seis quilômetros de comprimento.
Um técnico verifica um dispositivo que controla um sistema de vácuo em uma seção de um síncroton gigante de 200 MeV em construção, por volta de 1970.
Os americanos não desistiram. Eles transferiram o furão rebelde para o laboratório, onde a treinaram para passar pelos tubos de uma instalação de teste que ainda estava em construção. "Ela foi ensinada a percorrer longos túneis até estar pronta para experimentar uma das seções de 300 pés, das quais foi planejado fabricar tubos de vácuo em um laboratório de méson", escreveu Time⁴.
Segundo Beck, após a primeira corrida, Felicia parecia um pouco cansada e envergonhada, mas completamente saudável. Ela estendeu o fio inteiro. Conforme planejado, os trabalhadores puxaram o rolo pelo tubo. Ele saiu coberto de manchas de poeira.
Logo a mídia escreveu sobre a corajosa Felicia. Depois de fazer sete corridas de sucesso, os repórteres da Time perguntaram se ela precisava de um assistente. Um funcionário desconhecido respondeu: "Se Felicia engravidar, ela pode ficar presa no tubo".
Segundo Valerie Higgins, arquivista e historiadora do Fermilab, Felicia não estava em perigo. “As seções pelas quais ela passou estavam em construção, então não havia pressão sobre elas. Quanto a ficar preso ou sufocante, pode-se confiar nos instintos naturais dos furões que simplesmente não escalariam sobre um túnel muito estreito ”, disse ela.
Os funcionários da NAL adoravam Felicia, alimentavam frango, fígado, cabeças de peixe e seu prato favorito - um hambúrguer cru. Alguns funcionários até levaram Felicia para sua casa durante a noite.
Fim da experiência
Felicia examina um tubo de vácuo aberto em um laboratório de méson.Enquanto isso, o engenheiro Hans Kaucki criou um furão magnético no anel principal para lidar com detritos. Ele prendeu uma dúzia de discos Mylar em uma haste de aço inoxidável, juntamente com um cabo flexível de aço inoxidável de 700 metros e um ímã permanente que atrai metais. Então ele disparou sua invenção através de uma seção do anel principal usando ar comprimido. "Com doze operações, poderíamos contornar todo o anel", escreveu Yamada. "Para que pudéssemos limpar todo o tubo de vácuo, embora não perfeitamente".
Mas funcionou muito bem, porque nos meses seguintes a equipe aumentou constantemente a energia e não havia um único circuito no sistema. 1 de março de 1972, os cientistas aceleraram o acelerador para 200 MeV.
Depois que uma dúzia corre pelos canos do laboratório do mezanino, que depois de entrar se tornou muito longo para Felicia, ela se aposentou. Ela passou a maior parte do tempo como animal de estimação.
Na primavera seguinte, FALICIA adoeceu na casa do oficial da NAL Charles Cruz. Ela foi levada ao veterinário, mas em 9 de maio de 1972 morreu de uma ruptura de um abscesso no trato intestinal.
Depois da morte
No obituário que The Village Crier publicou, estava escrito que havia planejado fazer um espantalho de Felicia que lembraria o estágio inicial do desenvolvimento do NAL.
Retrato de FeliciaSe Felicia foi taxidermed, então nada se sabe sobre isso. "Não encontrei nenhuma evidência e ninguém se lembra que isso já aconteceu", diz Higgins, que procurava pessoas que trabalhassem com Felicia ou que pudessem saber mais informações sobre seu destino após a morte. Infelizmente, poucas testemunhas desses eventos sobreviveram.
A maioria dos artefatos históricos associados ao Fermilab estão armazenados sob a administração de Higgins. Mas existe alguma chance de Felicia ainda estar escondida em algum lugar no fundo das prateleiras?
"É improvável", diz Valerie, "" eu ficaria feliz em encontrá-la, mas agora não há quase nenhum lugar no cofre onde ninguém investigou por um longo tempo. "
Hoje, o Fermilab é um dos 17 laboratórios nacionais e nele estão instalados vários aceleradores de partículas. Das 13 partículas subatômicas conhecidas no Modelo Padrão do Universo - seis quarks, seis leptons e o bóson de Higgs - três foram descobertas lá: o b quark em 1977, o t quark em 1995 e o tau neutrino em 2000.
Segundo a representante do Fermilab, Andrea Salles, o complexo acelerador opera 24 horas, com exceção de vários períodos de manutenção. Os tubos também estão sendo limpos neste momento. Para seções curtas, os operadores do acelerador usam uma vara longa com um pano. Se for um túnel longo, eles usam um método testado por Felicia: “Eles geralmente usam a corda sobre a qual o rolo de limpeza é puxado.”
PS
¹
Colisão frontal: gigantes elementares²
Hora do toque principal: os dias mais sombrios e divertidos do Fermilab³
Cinqüenta anos de história do Fermilab⁴
Arquivo Fermilab⁵
Principais descobertas do Fermilab