Um chuveiro de partículas
[ Particle Showers ]
A |
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