No Exemplo 44.3, mostramos que um feixe de prótons com energia igual a 800 GeV fornece uma...

No Exemplo 44.3, mostramos que um feixe de prótons com energia igual a 800 GeV fornece uma energia disponível de 38,7 GeV em uma colisão com um alvo de próton em repouso. (a) Você foi contratado para fazer um projeto de atualização do acelerador para que ele possa dobrar o valor da energia disponível para uma colisão com um alvo em repouso. Qual é a energia necessária do feixe? (b) Em uma experiência de colisão frontal entre dois feixes, qual é a energia de cada feixe necessária para fornecer uma energia disponível de 2(38,7 GeV) = 77,4 GeV?

Exemplo 44.3:

O acelerador do Fermilab em Illinois foi originalmente projetado para produzir um feixe de prótons de 800 GeV. (a) Calcule a energia disponível Ea em uma colisão próton-próton. (b) Se a energia do feixe de prótons for aumentada para 980 GeV, qual é o valor de Ea?

SOLUÇÃO

IDENTIFICAR E PREPARAR: nossa incógnita é a energia disponível Ea em uma colisão entre partículas idênticas com um alvo cm repouso. Em ambas as partes, (a) e (b), a energia do feixe Em é muito maior que a energia de repouso do próton mc2 = 938 MeV = 0,938 GeV, de modo que podemos usar com segurança a aproximação da Equação 44.11.

EXECUTAR: (a) quando Em = 800 GeV, a Equação 44.11 nos dá

(b) Quando Em = 980 GeV,

AVALIAR: usando-se um próton em repouso como alvo, o aumento de 180 GeV na energia do feixe de prótons faz a energia disponível aumentar apenas 4,2 GeV! Isso revela uma grande limitação para as experiências em que uma das partículas envolvidas na colisão está inicialmente em repouso. A seguir, descre-veremos como os físicos podem superar essas limitações.

Equação 44.11: