E7 Ímãs e cavidades supercondutoras

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Para alcançar os intensos campos magnéticos necessários para curvar feixes de altíssima energia — uma necessidade já destacada pelo modelo de guiamento magnético — e para minimizar as perdas de potência nos sistemas de radiofrequência mais exigentes, os aceleradores mais avançados utilizam materiais supercondutores: ligas que, quando resfriadas abaixo de uma temperatura crítica muito próxima do zero absoluto, perdem completamente sua resistência elétrica e conduzem correntes enormes sem dissipar energia na forma de calor. Ímãs supercondutores dipolo e quadrupolo são construídos enrolando fios desse material em torno do tubo de vácuo descrito no modelo anterior e são mantidos submersos em hélio líquido por meio de um sistema criogênico dedicado, um dos maiores e mais caros sistemas de infraestrutura em qualquer colisor moderno. Cavidades supercondutoras de radiofrequência oferecem uma vantagem distinta: ao dissiparem praticamente nenhuma energia em suas paredes, permitem a manutenção contínua de intensos campos de aceleração com um consumo de energia muito menor do que uma cavidade de cobre convencional, tornando-as especialmente atraentes para máquinas que requerem altos níveis de potência de radiofrequência fornecidos sem interrupção. A desvantagem de toda essa tecnologia é que um ímã ou cavidade supercondutora deve sempre permanecer abaixo de sua temperatura crítica, e toda a operação da máquina depende da confiabilidade ininterrupta do sistema criogênico: se essa temperatura for perdida localmente, o material deixa abruptamente de ser supercondutor, um fenômeno que a seção de anomalias deste catálogo explica em detalhes. Portanto, este módulo, que começa com a necessidade de campos mais intensos do que os usados ​​em ímãs convencionais, conclui destacando a fragilidade térmica que essa própria solução introduz e que rege uma parcela significativa do risco operacional de uma máquina supercondutora.

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