Por fora, parece um disco voador, do tamanho do estádio do Maracanã. Por dentro, a sensação é de estar caminhando em outro mundo, na fronteira da tecnologia, cercado de inovação por todos os lados. E o mais incrível: quase tudo feito por aqui mesmo, projetado por cientistas brasileiros, desenvolvido por empresas nacionais e construído – a muito custo – no período de maior aperto financeiro da ciência nacional.
Assim é o Sirius, a nova fonte de luz síncrotron do Brasil, que está próxima de entrar em operação no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas. Orçado em R$ 1,8 bilhão, é o projeto mais grandioso e tecnologicamente complexo da ciência brasileira.
O prédio, de 15 metros de altura e 68 mil metros quadrados, será inaugurado oficialmente nesta quarta-feira pelo presidente Michel Temer e o ministro de Ciência e Tecnologia, Gilberto Kassab.
A máquina propriamente dita – um acelerador de elétrons com mais de 500 metros de circunferência, que produz a luz síncrotron – está em fase final de montagem, e deve entrar em operação no segundo semestre de 2019. Com ela, cientistas poderão fazer imagens 3D de altíssima resolução e investigar a fundo a estrutura molecular de qualquer tipo de material.
Se o dinheiro não minguar e as milhares de peças que compõem o acelerador de elétrons funcionarem com a precisão nanométrica necessária, o Sirius será uma das fontes de luz síncrotron mais poderosas do mundo, num país onde os investimentos em ciência só caíram nos últimos anos.
“Resiliência é o nome do jogo”, diz o físico Antônio José Roque da Silva, que pilota o projeto desde 2009, inicialmente como diretor do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) e agora, como diretor-geral do CNPEM.
Não foram poucos os momentos em que o projeto esteve ameaçado pela falta de recursos. A construção começou em 2015, em meio à explosão da crise econômica nacional.
A salvação, segundo Silva, foi a inclusão do Sirius no Programa de Aceleração do Crescimento (PAC), a partir de 2016, o que deu ao projeto um status diferenciado dentro da estrutura política e administrativa do governo federal. “Foi o que nos permitiu sobreviver, mesmo com todas as dificuldades.”
Acelerador de elétrons made in Brazil
A concepção do projeto começou em 2009, quando ficou claro que a atual fonte de luz síncrotron do LNLS – chamada UVX, de 1997 – estava tecnologicamente defasada, apesar de funcionar muito bem e até hoje atender mais de 1 mil pesquisadores por ano.
Inicialmente, seria uma máquina de terceira geração, como tantas outras que estavam sendo construídas no mundo. Em 2012, porém, um comitê recomendou que fosse feito um “upgrade”, para uma máquina de quarta geração – coisa que ainda não existia no mundo. E o desafio foi aceito.
“Em vez de começar atrás, era a oportunidade de sair na frente”, lembra Silva. Muitos disseram que era impossível, mas o projeto foi em frente. “Reprojetamos tudo, e o Sirius ganhou destaque mundial. Todo mundo começou a desenhar novas máquinas com base na nossa tecnologia.”
Cerca de 85% do projeto está sendo contratado dentro do Brasil, incluindo o desenvolvimento e a fabricação das peças mais sofisticada do acelerador de elétrons e das estações experimentais, chamadas de “linhas de luz”.
O primeiro feixe de elétrons foi gerado em maio, no aparelho conhecido como Linac, que agora está sendo conectado ao primeiro anel de aceleração, conhecido como Booster.
O anel principal, de onde são extraídos os feixes de luz síncrotron, está em fase inicial de montagem, com conclusão prevista para abril ou maio. Terá início, então, uma longa fase de testes, até que o Sirius possa ser aberto para uso da comunidade científica. Nessa primeira fase, estão previstas seis linhas de luz, com mais sete planejadas para 2021. Mas o prédio foi construído para abrigar até 40.
“É uma máquina que será competitiva por muitos anos”, diz o diretor científico do LNLS, Harry Westfahl Junior.
Luz permitirá investigar estrutura interna de materiais
A complexidade tecnológica de uma fonte de luz síncrotron como o Sirius é imensa. De uma forma geral, porém, essas máquinas podem ser pensadas como grandes microscópios, ou tomógrafos, que os cientistas utilizam para fazer imagens, enxergar a estrutura molecular e estudar as propriedades de materiais.
Pode ser uma proteína, uma célula, um osso, um grão de areia, uma planta, uma rocha, um plástico, uma liga metálica ou um fóssil. Qualquer coisa.
Além da pesquisa acadêmica, a técnica é muito usada pelas indústrias químicas, de petróleo, fármacos e cosméticos.
A física Nathaly Archilha, pesquisadora do CNPEM, por exemplo, utiliza a luz síncrotron para estudar as propriedades de rochas que formam reservatórios de petróleo e gás natural. “Entender essa estrutura é fundamental para otimizar os processos de extração do óleo”, explica.
Com a luz síncrotron do UVX, já é possível enxergar a malha porosa interna das rochas, onde fica estocado o óleo – com o diâmetro de alguns fios de cabelo. Já com o Sirius, será possível fazer uma tomografia 4D dessas amostras, visualizando em tempo real, e condições reais de temperatura e pressão, como o óleo flui por dentro desses poros.
Além disso, o tamanho das amostras poderá ser muito maior, e o tempo de imageamento será muito menor. Uma imagem que leva horas para ser feita no UVX poderá ser feita em segundos no Sirius.
‘Maracanã da pesquisa’
O Sirius é um acelerador de elétrons, usado para produzir luz síncrotron. Funciona como um grande microscópio, que permite estudar praticamente qualquer material
O que ele possui:
1) Canhão de Elétrons: Um feixe de elétrons é emitido a partir de um catodo e começa a ser acelerado para em seguida ser injetado no Linac.
2) Linac: Acelerador linear, onde os elétrons começam a alcançar velocidade próxima à da luz.
3) Booster: Acelerador circular, aumenta a energia do feixe de elétrons enquanto interagem com uma cavidade de radiofrequência.
4) Anel de armazenamento: O feixe de elétrons é mantido em órbitas estáveis à velocidade da luz, dentro de um tubo de vácuo. Ao passar por dipolos, wigglers e onduladores os elétrons são forçados a produzir luz síncrotron.
5) Linhas de luz: Estações experimentais para onde o feixe de luz síncrotron é direcionado. Diversos tipos de materiais são analisados usando diferentes técnicas, espalhamento de raio X, cristalografia, tomografia e outras.
A linha de luz
– Na cabana óptica, lentes e espelhos focalizam o feixe de luz e imãs chamados de monocromadores selecionam o comprimento de onda mais adequado ao experimento;
– O feixe de luz é guiado para a cabana experimental. Aqui, a luz atravessa e interage com o material a ser analisado. A radiação é captada por detectores;
– A informação coletada pelos detectores é interpretada por computadores;
– Cientistas utilizam a luz síncrotron para estudar diversos materiais, por exemplo: nutrientes de plantas, minerais (como microtomografia dos poros de rochas) e animais (tomografia de formigas).
O que é a luz sincrótron
Luz é radiação. A luz síncrotron é um tipo de radiação de brilho intenso de espectro amplo. Vai do infravermelho aos raios X. Ela faz com que seja possível ver a matéria na escala atômica, revelando dados que nem sempre são vistos por microscópios eletrônicos.
