(Uerj 2016)
Aceleradores de partículas são ambientes onde partículas eletricamente carregadas são mantidas em movimento, como as cargas elétricas em um condutor. No Laboratório Europeu de Física de Partículas – CERN, está localizado o mais potente acelerador em operação no mundo. Considere as seguintes informações para compreender seu funcionamento:
• os prótons são acelerados em grupos de cerca de 3000 pacotes, que constituem o feixe do acelerador;
• esses pacotes são mantidos em movimento no interior e ao longo de um anel de cerca de 30 km de comprimento;
• cada pacote contém, aproximadamente, 1011 prótons que se deslocam com velocidades próximas à da luz no vácuo;
• a carga do próton é igual a 1,6 × 10-19 C e a velocidade da luz no vácuo é igual a 3 × 108 m × s-1.
Nessas condições, o feixe do CERN equivale a uma corrente elétrica, em ampères, da ordem de grandeza de:
Corrente elétrica é a quantidade de carga que atravessa uma área em um determinado tempo \( \bbox[5px, border: 2px solid blue]{ i = \Large{ {Q} \over {t} } }\)
i: corrente elétrica, unidade A (ampère)
Q: carga, unidade C (Coulomb)
t: tempo, unidade segundos
Segundo a questão, 1 feixe contém 3.000 pacotes.
Cada pacote tem 1011 prótons.
Cada próton tem 1,6.10-19 C.
Portanto, a carga de 1 feixe é
Q = quantidade de pacotes x quantidade de prótons/pacote x carga elementar
Q = 3000.1011.1,6.10-19
Q = 4,8.10-5 C
O feixe tem 3.108 m/s, logo para percorrer todo o anel (30 km ou 30.103 m) ele leva t segundos
