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

Em fevereiro de 1971, físicos do National Accelerator Laboratory 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 da NAL, Bob Wilson, disse ao Departamento de Energia dos Estados Unidos que poderia fazê-lo funcionar em cinco anos por US$ 250 milhões, e eles levaram quatro anos. Eles logo se depararam com um problema desconcertante: ímãs essenciais para sua operação continuavam falhando.

A solução de baixa tecnologia proposta para esse problema de alta tecnologia? Uma doninha chamada Felicia.

Mas primeiro, um pouco de fundo. O NAL – hoje conhecido como Fermilab, em homenagem ao físico Enrico Fermi – tem 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 o acelera; o reciclador "agrupa" em grupos de prótons para um feixe mais intenso; e o anel injetor principal gira o feixe dezenas de milhares de vezes quase à velocidade da luz. As partículas são então enviadas para várias instalações de teste, onde são esmagadas juntas ou contra um alvo fixo. A colisão resultante, observada por um detector de partículas, revela seus interiores e às 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 injetor e reciclador não existiam. O que fez foi um acelerador de quatro milhas ao redor chamado de anel principal. Ele foi equipado com ímãs, que guiam o feixe através dos aceleradores: "774 ímãs dipolo - que dirigem o feixe de partículas - e 240 ímãs quadrupolo - que focalizam 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 ímãs falharam quando o isolamento de fibra de vidro em torno de suas bobinas quebrou. 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 um feixe de partículas ao redor do anel pela primeira vez. Em agosto, eles enviaram cerca de 10.000 vezes. Mas quando eles 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. "Assim, quando os ímãs foram excitados para um campo mais alto", escreveu ele, "eles foram puxados para dentro da lacuna 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 expulsasse coelhos. de um warren. "Em sua parte de Yorkshire, os caçadores usavam furões", escreveu Frank Beck, ex-chefe de serviços de pesquisa do Fermilab. "Um furão não hesitaria em correr pelo interior do tubo de aço inoxidável, mesmo que isso envolvesse uma longa jornada rumo ao desconhecido."

O furão chegou por entrega especial do Wild Game and Fur Farm em Gaylord, Minnesota. Com 15 polegadas de comprimento, ela era o menor furão que eles tiveram. Seu pelo era marrom e preto, exceto por manchas brancas em seu rosto. Eles a chamavam de Felicia. Ela custou $ 35.

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 uma corda no colarinho. Felicia deveria levar o barbante de uma ponta a outra de um tubo. Em seguida, eles prendiam um cotonete embebido em limpador ao barbante e o puxavam.

Mas Felicia se recusou a entrar no tubo de vácuo do anel principal. Talvez ela tenha se assustado com o círculo preto estreito e sem luz - tinha seis quilômetros de circunferência.

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 progressivamente mais longos até que estivesse pronta para tentar uma das seções de 300 pés que serão unidas para fazer os tubos do Meson Lab", observou a Time.