Dona Fifi aos 19 anos.

Apostilas eletrônicas de Dona Fifi
OS RAIOS CÓSMICOS

O mistério dos raios cósmicos de altas energias


Os "raios" cósmicos, já se sabe, são prótons, núcleos do hélio e, em menor número, núcleos de elementos mais pesados. Restam saber ainda de onde eles estão vindo e quem os acelera tanto.

Sendo partículas carregadas, são desviados inúmeras vezes em suas trajetórias por campo magnéticos interestelares, perdendo toda indicação de onde partiram.

Por outro lado, desde que foram descobertos, vários modelos surgiram tentando explicar como essas partículas alcançam velocidade tão altas. Um dos primeiros, apresentado pelo italiano Enrico Fermi, ainda é bem considerado na praça. Segundo Fermi, nuvens magnéticas que se deslocam pelo espaço entre as estrelas arrastariam essas partículas carregadas como uma onda arrasta um surfista. Infelizmente, esse modelo só explica energias até um certo limite e hoje se sabe que existem partículas cósmicas com energias bem acima desse limite.

NOTA DO EDITOR: Traçando-se um gráfico log-log da incidência de partículas em função de sua energia, obtém-se uma curva com três regimes. No primeiro (I), a curva é uma "lei de potência", indicando uma origem comum para partículas com energias até 1015 eV. Provavelmente, nesse regime, vale o processo descrito por Fermi. Nos trechos (II) e (III) é possível que os processos de aceleração sejam outros, ainda desconhecidos. Os regimes são separados por um "joelho" e um "cotovelo". A energia máxima conseguida em aceleradores como o LHC do CERN é da ordem de 1013 eV.

Nos últimos anos, a comunidade de caçadores de raios cósmicos agitou-se com a descoberta de partículas que chegam à Terra com energia quase inacreditável. Algumas, detetadas bem recentemente, chegam com energias bilhões de vezes superiores à maior energia alcançada nos maiores aceleradores que existem. Dizem que a mais danada tinha energia 10.000.000 (107) vezes maior que a maior energia conseguida em aceleradores. Sua velocidade era 99,99999999999999999999% da velocidade da luz. Com tal velocidade, a partícula pode atravessar o universo visível em menos de 3 semanas!

NOTA DO EDITOR: Medindo pelo tempo da partícula. Veja NOTA em apostila anterior.

De onde vêm esses minúsculos bólidos e qual é o acelerador cósmico natural que os impulsiona? Palpites não faltam. Vêm de supernovas explodindo, uns dizem. De buracos negros colidindo, propôem outros. Há até quem ache que se originam da ainda não encontrada "matéria escura" ou de entidades ainda mais estrambóticas e especulativas. É querer resolver um mistério apelando para outro ainda maior.

Na tentativa de solucionar esses enigmas, os especialistas em raios cósmicos estão montando dois conjuntos de "observatórios" de raios cósmicos. O primeiro está quase pronto, nos pampas da Argentina, e deve começar a funcionar no próximo ano. O outro será montado em um deserto dos Estados Unidos. Essa iniciativa leva o nome de Projeto Auger, em homenagem ao bom Pierre. O Brasil faz parte do grupo de países que organiza e toca esse empreendimento.

O "observatório" da Argentina tem 1600 detetores que são tanques cheios dágua cercados de sensores de luz. Quando uma partícula cósmica passar por um desses tanques, deve deixar um fraco rastro luminoso que será "visto" pelos sensores, registrado e armazenado como um evento. Os tanques distam 1,5 quilômetros uns dos outros e se espalham por uma área total de uns 3.000 metros quadrados. Se, em algum instante auspicioso, todos os detetores forem acionados simultaneamente (ou quase), estaremos testemunhando um "chuveiro" gigantesco que só pode ser explicado pela colisão de uma partícula cósmica de energia fabulosa.

Os físicos esperam, com essas informações, montar um quebra-cabeças que resulte na solução do enigma da origem desses poderosos mísseis de dimensões nucleares, revelando um dos segredos do universo que ainda não foram desvendados.

Vocês que são jovens devem ficar atentos pois podem surgir coisas surpreendentes dessas observações, nos próximos anos. Quanto a mim, talvez não dê para esperar. É mais provável que eu vá conhecer a explicação desses mistérios por "comunicação pessoal", direta do acendedor do Big Bang.


NOTA DO EDITOR: As notícias mais recentes sobre esses raios cósmicos de altíssimas energias, publicadas pelos cientistas do Projeto Auger na revista Science de 9 de Novemvro de 2007, informam que há fortes evidências de que eles se originam nos enormes buracos negros que se encontram nos núcleos de algumas galáxias. As partículas são tão energéticas que sofrem pouco desvio da fonte aos detetores, possibilitando a determinação dos seus locais de origem.