Estudantes da especialização em Jornalismo Científico do Laboratório de Estudos Avançados em Jornalismo da Unicamp (Labjor) tiveram a oportunidade de conhecer presencialmente a fonte de luz síncrotron Sirius, a maior e mais avançada estrutura científica do Brasil. O Sirius é operado pelo Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), que integra o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas (SP), uma Organização Social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI). Durante a visita, o grupo fez um tour pela estrutura monumental do Sirius, passando por algumas de suas fontes de luz em operação - batizadas em referências diversas à fauna e flora brasileiras, como "Manacá", "Ema", "Paineira" e "Carnaúba". A estrutura do prédio, concebido para evitar e amortecer vibrações externas e internas, impressionou a turma. Para isso, há um espaçamento no solo entre o piso que suporta o acelerador e o restante do prédio, além de paredes de concreto com espessuras de cerca de 40 centímetros. A visita foi guiada por Matheus Ferreira, que integra a equipe de comunicação do Sirius. Ele explicou, de maneira simplificada, o funcionamento das instalações - a começar pelo mais básico: o que é a luz síncrotron? Composta por um amplo espectro de radiação eletromagnética, desde o infravermelho, passando pela luz visível e radiação ultravioleta até os raios-X mais energéticos, a luz síncrotron permite penetrar a matéria e analisar a composição e a conformação molecular de diversos tipos de estruturas. O Sirius utiliza aceleradores de partículas - no caso, elétrons, acelerados a velocidades próximas à da luz - para produzir esse tipo especial de radiação, que serve para investigar de maneira singular a composição e a estrutura da matéria em suas diversas formas. As diferenças entre o Sirius e o acelerador de partículas LHC, do Centro Europeu de Pesquisa Nuclear (CERN) - o maior acelerador de partículas do mundo, responsável pela verificação do "bóson de Higgs" - costumam despertar algumas perguntas durante as visitas. Basicamente, o LHC acelera prótons com o objetivo de obter dados a partir das colisões entre eles, literalmente quebrando a matéria em partes cada vez menores, de maneira a estudar a física das partículas subatômicas. O Sirius, por sua vez, acelera elétrons com objetivo de produzir a luz síncrotron que irá incidir em materiais diversos (microfilamentos de celulose e amostras microscópicas de rochas, por exemplo), e da interação entre a radiação e as moléculas de cada material, informações estruturais podem ser obtidas. O alto brilho da luz síncrotron possibilita experimentos em detalhes na escala de nanômetros (a bilionésima parte do metro). Por isso, diz-se que o Sirius pode ser comparado a um microscópio gigantesco - e um dos seus destaques é ter o maior brilho entre as fontes de luz síncrotron com sua faixa de energia no mundo. Por isso, leva o nome da estrela mais brilhante do céu noturno da Terra. Ciência de Vanguarda Os experimentos operados no Sirius, voltados fundamentalmente para aplicações às ciências dos materiais, beneficiam diferentes setores de produção tecnológica do Brasil, como saúde, biotecnologia e combustíveis, transição energética e agricultura, entre diversas outras aplicações potenciais. Por exemplo, a linha Manacá, que os alunos puderam conhecer de perto durante a visita, trabalha com cristalografia de macromoléculas, permitindo desenhar o aspecto tridimensional de proteínas. Inaugurada em plena pandemia, em 2020, foi utilizada para descrever partes do vírus sars-cov-2. Já a linha Mogno, considerada a mais energética, capaz de viabilizar imagens em escala nanoscópica, é usada, entre outras aplicações, para a análise de rochas da região do pré-sal. A linha Ema, a mais requisitada, pode simular as condições de pressão e temperatura do interior do planeta Terra - por isso, tem sido benéfica em pesquisas que envolvem aplicações de altas pressões e temperaturas. O uso das linhas não é exclusivo da equipe de pesquisa do CNPEM. Elas podem ser utilizadas por pesquisadores do Brasil e do mundo todo. Segundo Matheus, a maior parte das pesquisas realizadas é nacional e, entre as internacionais, destacam-se pesquisadores da América Latina. Há, inclusive, a possibilidade de acesso remoto aos equipamentos das salas de experimentos, permitindo que algumas análises sejam feitas à distância. Atualmente, o Sirius possui seis linhas ativas e mais cinco em comissionamento, mas tem potencial para instalação de até 38. Entre os projetos futuros está a ligação do Sirius com o Orion, um conjunto de laboratórios de estudos de patógenos, que abrigará um laboratório de biossegurança nível 4, o único no país. O Orion terá acesso direto a 3 linhas de luz e a perspectiva é que a construção do prédio seja finalizada até 2026. Como a Luz Síncrotron acontece "No começo do Linac (sigla para Linear Accelerator, ou "Acelerador Linear") há um filamento de tungstênio, que é aquecido. Então, os elétrons são expulsos desse material através de um processo que chamamos de emissão termiônica e capturados por campos elétricos oscilantes, sendo acelerados até próximo da velocidade da luz", explica Matheus, detalhando um pouco mais o início do processo. O primeiro estágio do acelerador tem 32 metros de comprimento. Quando os elétrons chegam ao fim desse trajeto, já estão com 99,9% da velocidade da luz. "Nessa situação, acelerar um objeto que está a 99,9% para 99,91% da velocidade da luz pode parecer pouco, mas requer muita energia". Matheus explica que utilizou o termo energia porque, embora essencialmente se esteja falando de velocidade, numa situação de objetos tão rápidos é mais fácil falar em energia. "No final do acelerador linear, chega-se a uma energia de 150 Megaelétron-volt (MeV). A energia de operação do Sirius é 20 vezes maior, de 3 GeV (Gigaelétron-volt). Para alcançar esse nível energético, utilizamos um segundo conjunto de aceleradores, chamados de booster, que formam o primeiro acelerador circular, com 496 metros de circunferência, o anel mais interno da estrutura do Sirius". Nesse estágio, os elétrons são conduzidos por eletroímãs. "Quando chegam ali dentro, passam por uma cavidade de radiofrequência, que ressoa de uma maneira específica, em que microondas são conduzidas para o interior dessa cavidade, e a geometria do espaço permite a formação de ondas estacionárias", prossegue Matheus. Quando os elétrons passam por essa cavidade, atravessando a onda estacionária gerada por um campo elétrico oscilante, eles são conduzidos por ela ("surfam" a onda), e ganham energia, sendo assim acelerados. Quando chegam a 3 GeV, depois de efetuarem algumas voltas (a uma taxa de aproximadamente 580 000 voltas/segundo), os elétrons são conduzidos por uma linha de transporte ao anel de armazenamento, o acelerador externo. Este, que também é um acelerador circular, possui 518 metros de circunferência, e também possui uma cavidade de radiofrequência que irá atuar na aceleração do feixe de partículas. "Apesar de se afirmar que os aceleradores são circulares, isso não é bem a verdade. Na realidade, são polígonos, formados por várias seções retas dentro das quais o feixe de elétrons "caminha". Ao final de cada uma dessas seções, o feixe encontra um campo magnético apontando para baixo, de maneira que a força magnética sofrida por cada partícula faz com que sua trajetória seja defletida para a direita. Esse fenômeno vai ocorrendo sucessivamente, ao longo de toda a extensão dos aceleradores circulares", conclui. Dos aceleradores, a luz sai tangencialmente até as linhas de luz e os locais de ensaio, e os elétrons continuam no acelerador. É no final de cada uma dessas seções que a luz síncrotron é emitida e se instalam as câmaras de luz e de experimento. Em cada linha, um espectro de luz diferente (infravermelho, ultravioleta, raios-X) é selecionado pela câmara de luz através da aplicação de diferentes técnicas e, em seguida, o feixe específico é conduzido para a câmara de experimento, onde incide sobre a amostra. As imagens finais, ou o resultado final das análises, são tratadas por computação gráfica, que podem gerar imagens em 3D para ajudar na interpretação dos resultados. A preparação de amostras é feita no complexo do laboratório, mas também pode vir pronta de fora pelos pesquisadores.