5 máquinas científicas impressionantes

Telescópio Espacial James Webb (Fonte da imagem: Reprodução/NASA)

O homem e suas máquinas maravilhosas. Quanto mais avança o conhecimento científico, novos instrumentos e equipamentos são construídos para ajudar os pesquisadores a entender o universo, as forças que regem nosso mundo e, quem sabe, a descobrir mais sobre a origem de tudo o que existe.

Entre essas construções incríveis do mundo moderno, certamente muita gente já ouviu falar do Grande Colisor de Hádrons do CERN, a organização europeia de pesquisa nuclear, mas há outras obras impressionantes trabalhando em prol da ciência.

Abaixo, você pode conferir cinco máquinas impressionantes que produzem e coletam informações sobre nosso mundo, sobre as menores partículas físicas e sobre todo o universo afora.

1. California National Ignition Facility: o maior laser do mundo

No National Ignition Facility (NIF), no estado americano da Califórnia, 192 lasers estão prontos para liberar 4 milhões de joules de energia em seu alvo: um ponto de hidrogênio congelado não maior do que o tamanho de uma ervilha.

O objetivo desse sistema de laser é criar a pressão necessária para iniciar a fusão nuclear – a mesma reação que energiza o Sol. Na Terra, a fusão nuclear pode vir a ser uma fonte de energia limpa e ilimitada.

(Fonte da imagem: Reprodução/Wikimedia Commons)

Para desencadear uma reação de fusão, os isótopos deutério e trítio do hidrogênio são forçados a ficarem juntos. Para conseguir isso, os cientistas devem imitar as condições de temperatura e pressão similares ao núcleo do Sol, como maneira de unir os dois isótopos.

No NIF, os lasers passam por um sistema de amplificadores de 1.500 metros de comprimento que aumenta a intensidade da energia dos raios por um fator de um quatrilhão. Eles atingem o alvo elevando a temperatura para 100 milhões de graus Celsius e criando uma pressão 100 bilhões de vezes maior do que a da atmosfera terrestre.

Nessa condição, no centro do laboratório, os isótopos deutério e trítio do hidrogênio se fundem liberando a energia de seus núcleos atômicos. Atualmente, os lasers do NIF consomem mais energia do que produzem pela fusão nuclear, mas o objetivo da pesquisa é chegar ao ponto de ignição, como é chamado o inverso dessa equação, e assim abrir caminho para a construção dos primeiros reatores comerciais.

2. Telescópio Espacial James Webb: o sucessor do Hubble

Com lançamento previsto para 2018, o Telescópio Espacial James Webb (JWST) vai suceder o Hubble na missão de investigar as origens do nosso universo.

Com 6,5 metros de espelho, o telescópio vai coletar até a luz infravermelha emitida por estrelas e galáxias e medir e mapear seus espectros através de quatro instrumentos especializados.

(Fonte da imagem: Reprodução/Wikimedia Commons)

Conforme o universo se expande, as galáxias mais antigas se afastam de nós, e a luz infravermelha que elas emitem se torna mais fraca. Com os equipamentos do novo telescópio, os astrônomos poderão ter um olhar inédito ao passado das estrelas e dos sistemas planetários, e quem sabe descobrir mais sobre a evolução do universo.

3. Supercomputador Titan: processamento de dados complexos

O supercomputador Titan, instalado no EUA Oak Ridge National Laboratory, no estado americano do Tennessee, pode realizar 17.590 trilhões de cálculos por segundo, permitindo que cientistas simulem processos complexos em incrível detalhe, desde a atmosfera do nosso planeta até reações nucleares.

(Fonte da imagem: Reprodução/Wikimedia Commons)

A capacidade de processamento se deve a uma combinação de unidades tradicionais de computação de dados (CPUs) com unidades de processamento gráfico (GPUs). Originalmente desenvolvidas para video games, as GPUs são capazes de executar centenas de cálculos em paralelo, aumentando radicalmente a capacidade de processamento sem aumentar o consumo de energia.

Embora o Titan tenha perdido recentemente o título de supercomputador mais rápido do mundo para o chinês Tianhe -2, o maior grau de especialização do equipamento o torna uma melhor ferramenta para os cientistas. Entre os projetos atualmente em trabalho no Titan estão pesquisas sobre o aumento da eficiência dos biocombustíveis e sobre o impacto da mudança climática na Terra.

4. Grande Colisor de Hádrons do CERN: a nova etapa

O Grande Colisor de Hádrons do CERN é um dos instrumentos científicos mais incríveis já criados pelo homem. Localizado no subterrâneo da fronteira franco-suíça, o LHC é o maior acelerador de partículas e o de maior energia existente do mundo. O objetivo do equipamento é produzir dados sobre colisões de feixes de partículas, tanto de prótons a uma energia de 7 TeV (1,12 microjoule) por partícula quanto de núcleos de chumbo a uma energia de 574 TeV (92,0 microjoules).

(Fonte da imagem: Reprodução/CERN)

A enorme quantidade de dados captados pelos detectores do LHC é processada pelo Grid - uma rede global de mais de 200 mil computadores. Depois de três anos de pesquisa, os físicos do CERN finalmente confirmaram a existência do Bóson de Higgs, um pouco antes de o acelerador entrar em pausa de suas operações no início de 2013.

Atualmente, os engenheiros do laboratório trabalham em melhorias no equipamento para permitir o emprego de praticamente o dobro de energia na colisão de partículas. Com isso, os físicos esperam detectar a matéria escura, substância que eles acreditam que faz parte do nosso universo.

A nova fase de operações do Grande Colisor de Hádrons está prevista para começar em 2015, e a pesquisa deve procurar também por provas da existência de partículas supersimétricas, modelo que faz parte da física teórica.

5. IceCube: observatório de neutrinos na Antártica

Localizado nas profundezas do Polo Sul, o observatório IceCube foi construído para estudar as partículas subatômicas chamadas neutrinos, especialmente as de alta energia que atravessam a Terra, fornecendo informações sobre eventos cósmicos distantes como supernovas e buracos negros.

(Fonte da imagem: Reprodução/Sci News)

Em vez de lentes telescópicas, o IceCube é formado por longos tubos enterrados nas profundezas do gelo antártico. Com milhares de sensores ópticos que cobrem uma área de um quilometro cúbico do Polo Sul, o equipamento foi projetado para captar os minúsculos flashes produzidos quando os neutrinos se chocam com os núcleos atômicos das moléculas de água do gelo.

Em dois anos de pesquisa, o IceCube já detectou 28 neutrinos de alta energia, o que confirmou a hipótese dos cientistas de que essas partículas poderiam ser estudadas mesmo na Terra. Ao traçar a origem desses neutrinos, os pesquisadores esperam aprender mais sobre as explosões de raios gama, os buracos negros e outros eventos a milhões ou bilhões de anos-luz de distância.