Um chuveiro de partículas

[ Particle Showers ]


Imagem de computador ilustrando o rastro de um muon de raio cósmico

A
imagem é uma reconstruçao em computador do rastro de um muon (uma partícula ele­mentar) – que chegou à Terra como radiação cósmica – em movimento descendente, ob­­servada pelo Detetor de Neutrinos IceCube (Cubo de Gelo). Os pontos coloridos repre­sentam sensores de luz que derectaram fótons emitidos pelo muon quando ele atraves­sou o gelo perto dos sensores. O tamanho de cada ponto é proporcional ao número de fótons detectado pelo sensor e as diferentes cores indicam a ordem cronológica da de­tecção dos fótons e, consequentemente, a direção do movimento do muon. (As cores estão ordenadas segundo o arco-íris: vermelho, amarelo e verde). O restro no gelo na parte de baixo da figura temperto de um quilômetro de extensão.

O Detector de Neutrinos IceCube, um telescópio, atualmente em construção no Polo Sul, irá observar os neutrinos oriundos das fontes astrofísicas mais violen­tas: explo­sões de estrelas, jatos de raios gama e eventos cataclísmicos que envolvem buracos negros e estrelas de nêutrons. O IceCube é uma poderosa ferramenta para a busca pela matéria escura e pode revelar novos processos físicos associados com a enigmática origem das partículas mais energéticas da natureza. O IceCube ocupará um volume de um quilôme­tro cúbico de gelo e faz uso do mais recentemente usado mensageiro astronômico, o neutrino, para explorar o universo.

Os neutrinos são produzidos pelo decaimento de elementos radiativos e par­tículas ele­mentares tais como os pions. Diferentemente de outras partículas, os neu­trinos são an­tissociais e difíceis de capturar em um detector. É essa fraca interação entre os neutrinos e a matéria que os torna tão valiosos como men­sageiros astronômicos. Diferentemente dos fótons ou partículas carregadas, os neutrinos podem surgir bem de dentro de suas fontes e viajar através do universo sem interferência. Eles não são desviados pelos cam­pos magnéticos inter­estelares e não são absorvidos pela matéria no meio do caminho. No entanto, essa mesma característica torna os neutrinos cósmicos extremamente difí­ceis de detectar; instrumentos imensos são necessários para encontrá-los em número suficiente para rastrear sua origem. Embora trilhões de neutrinos atravessem seu corpo a cada segundo, nenhum deles deixará qualquer rastro durante toda a sua vida.

Os cientistas usam grandes volumes de gelo no Polo Sul para espreitar o raro neutrino que colide com um átomo do gelo. Essa colisão produz uma partícula – chamada muon – que emerge dos escombros. No gelo ultra transparente, o muon irradia uma luz azul que é detectada pelos sensores ópticos do IceCube. O muon preserva a direção do neu­trino original, apontando para sua fonte cósmica. Detectando essa luz, os cientistas po­dem reconstruir o trajeto do muon e, portanto, do neutrino. O cenário fica radicalmente complicado pelo fato de que a maior parte dos muons avistados pelo IceCube nada têm a ver com neutrinos cósmicos. Infelizmente, para cada muon vindo de um neutrino cós­mi­co, o IceCube detecta um milhão a mais de muons produzidos por raios cós­micos na atmosfera acima do detector. Para filtrá-los, o IceCube tira vantagem do fato de que os neutrinos interagem muito fracamente com a matéria. Como os neutrinos são as únicas partículas conhecidas que podem passar ilesas pela Terra, o IceCube “enxerga” através da Terra e na direção dos céus do Norte, usando o planeta como filtro para selecionar os neutrinos.

O gelo polar da Antárctica se revelou um meio ideal para a detecção de neutrinos. Ele é excepcionalmente puro, transparente e livre de radioatividade. A mais de um quilômetro abaixo da superfície, a luz azul viaja por cem metros ou mais através do gelo, normal­men­te escuro. Congelado dentro do gelo, o IceCube será o maior e mais durável detector de partículas do mundo.

IceCube Collaboration


Discussão - 0 comentários

Participe e envie seu comentário abaixo.

Envie seu comentário

Seu e-mail não será divulgado. (*) Campos obrigatórios.

Sobre ScienceBlogs Brasil | Anuncie com ScienceBlogs Brasil | Política de Privacidade | Termos e Condições | Contato


ScienceBlogs por Seed Media Group. Group. ©2006-2011 Seed Media Group LLC. Todos direitos garantidos.


Páginas da Seed Media Group Seed Media Group | ScienceBlogs | SEEDMAGAZINE.COM