CBPF e MCTI se unem para promover ciência básica e inovação

O Observatório Meridional de Campo Amplo para Raios Gama (SWGO, na sigla em inglês), colaboração internacional com objetivo de detectar radiação gama vinda do espaço, está buscando modelos de detectores para seus experimentos e entre os candidatos está um tanque detector Cherenkov à água (WCD, na sigla em inglês) desenvolvido da parceria entre Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), o Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP), em Portugal, e o setor privado.

Reforçar a relação entre ciência básica e inovação é uma das linhas de ação do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) e do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI). Com base nisso foi liberado neste mês recursos do ministério para fomentar o desenvolvimento dessa nova tecnologia.

“Estamos na fase crítica de P&D (pesquisa e desenvolvimento) do projeto SWGO e, além da nossa, existem outras propostas para o desenho do detector, desenvolvidas pelos grupos alemães e norte-americanos. Os recursos para a construção deste protótipo são essenciais para concluir nosso ciclo de P&D e estarmos em posição de competir com as outras propostas na definição final do desenho do detector. Essa escolha será feita no meio do próximo ano, através de um review panel internacional de especialistas", explica Ulisses Barres, pesquisador do CBPF responsável pelo SWGO no Brasil, além de um dos coordenadores internacionais do projeto e coordenador de projeto temático da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) que complementa os recursos do projeto.

Prevendo especificidades

O observatório utilizará cerca de cinco mil tanques de água Cherenkov instalados em rede para registrar as partículas secundárias dos chuveiros atmosféricos extensos gerados pelos raios-gama vindos das fontes astrofísicas mais energéticas do Universo. Ao todo o SWGO irá empregar cerca de 100 mil m ³ de água purificada para a geração de radiação Cherenkov e deverá operar por duas décadas.

O local do observatório também está em fase de escolha, tendo seis candidatos – dois na Argentina, um no Chile e três no Peru –, que precisam ter no mínimo um quilômetro quadrado em área plana localizada a quatro mil e quinhentos metros acima do nível do mar.

Esses locais passam por períodos significativos de tempo com temperaturas negativas ao longo do ano, e apesar dos tanques projetados conterem grandes volumes de água, há a possibilidade de eventos de congelamento que podem afetar na coleta de dados e na estrutura das paredes internas de Tyvek do detector. Dessa forma, o diferencial da proposta do CBPF/LIP foi prever a necessidade e implementar uma solução para o isolamento térmico.

Spin-off

Em 2020 foi retomada a parceria de longa data com a Rotoplastyc – empresa que trabalhou na construção dos tanques do Observatório Pierre Auger há 20 anos – em que foi desenvolvido o conceito inédito de um novo tanque rotomoldado com isolamento térmico – com dois metros de diâmetro, 10 cm de isolamento térmico e capacidade para três mil litros. CBPF e LIP fizeram a análise e simulação das especificações necessárias para os tanques, incluindo a análise térmica para os sítios em estudo para instalação do observatório. A empresa por sua vez investiu, comprou fornos e fabricou moldas para um protótipo.

O resultado foi o desenvolvimento de uma nova técnica de fabricação onde é possível produzir um tanque duplo (um dentro do outro) com o isolamento térmico necessário para manter a temperatura em seu interior bastante estável frente às grandes incursões diárias de temperatura externa.

Esse resultado dos testes trouxe bons resultados para a proposta de detector do CBPF/LIP para o experimento SWGO, assim como uma solução comercial para a Rotoplastyc. A empresa já tinha no mercado um produto similar, – voltado para calda de inoculação de sementes de plantio de soja, milho, trigo e cana de açúcar – no entanto apresentava o problema da sensibilidade térmica do inoculante. O protótipo desenvolvido na parceria funcionou perfeitamente na manutenção da temperatura interna, mantendo as bactérias vivas. Ele foi apresentado em feiras do ramo, tendo boa receptividade e já está à venda no mercado.

Dessa forma, a Rotoplastyc realizou um excelente spin-off – lançamento de um produto, tecnologia ou negócio, uma vez que já trabalhava com tecnologia para a agricultura e, então realizou a melhoria da mesma. A empresa é a única no mundo que no momento consegue fazer esse tipo de tanque e o procedimento já está patenteado.

Acordo

Em sintonia com essa empreitada, em 06/07/2022 foi assinado Acordo de Cooperação Técnica Internacional para a Ciência, Tecnologia e Inovação entre a União, por intermédio de sua unidade de pesquisa, CBPF, e o LIP.

O Acordo foi o primeiro em que o CBPF formalizou juridicamente uma cooperação internacional, buscando refletir uma base de reciprocidade com o LIP na cooperação para as atividades de pesquisa, desenvolvimento tecnológico e inovação, na formação e no intercâmbio de pesquisadores, nas áreas da Física e o desenvolvimento de suas aplicações, com destaque para Física de Altas Energias, Astropartículas, Astrofísica e Instrumentação científica.

Ciência básica e inovação

A reprodução dos tanques em dimensões maiores também pode gerar desdobramentos para indústria, podendo ser usados para reservatório de inoculante em fazendas remotas, uma vez que o protótipo é suficiente para um dia de lavoura, mas é preciso ter onde guardar o inoculante mais tempo. “O próximo passo é mostrar que a gente pode reproduzir o tanque de 20 mil litros que precisamos para o detector do experimento SWGO”, completa Luis Mendes, responsável técnico do projeto.

Fig.: Proposta do protótipo de WCD da parceria CBPF/LIP para o experimento SWGO

“É determinante fortalecer a cooperação com instituições fortes em todo o mundo, e especificamente na América Latina – e o SWGO é um projeto importante nesse contexto”, avalia o diretor do CBPF, Márcio Portes de Albuquerque – que também foi, entre 2020 e 2021, membro do Advisory Committee to SWGO .

Mais informações:

CBPF recebe reuniões da Colaboração SWGO e do CLAF-MCTI: https://www.gov.br/cbpf/pt-br/assuntos/noticias/cbpf-recebe-reunioes-da-colaboracao-swgo-e-do-claf-mcti

Pesquisador do CBPF é reconduzido como vice-spokesperson do SWGO: https://www.gov.br/cbpf/pt-br/assuntos-periodo-defeso/noticias/pesquisador-do-cbpf-e-reconduzido-como-vice-spokesperson-do-swgo

Colaboração SWGO: https://www.swgo.org