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domingo, 27 de dezembro de 2020

Uma proposta para uma matriz de detecção de neutrinos abrangendo 200.000 quilômetros quadrados

 Caros Leitores;













Gráfico do artigo que descreve GRAND que mostra os diferentes tipos de neutrinos e como o “chuveiro de ar” será usado para detectá-los. Crédito: Sijbrand de Jong / GRAND Collaboration

Às vezes, na astronomia, a sigla para um projeto se encaixa particularmente bem. Esse seria absolutamente o caso para o Giant Radio Array para Neutrino Detection, que os pesquisadores esperam escalar até um tamanho de 200.000 km 2 em um esforço para medir neutrinos de tau de ultra-alta energia. É ambicioso? Sim, mas isso realmente não impede a humanidade de explorar quando quer.

 é fruto da imaginação da GRAND Collaboration, hospedada pelo CNRS, o Centro de Pesquisa Científica da França. A colaboração já teve alguns workshops e desenvolveu um roteiro para atingir sua escala verdadeiramente ambiciosa. Para entender o roteiro, no entanto, primeiro é útil entender o que o projeto está procurando.

GRAND vai procurar o que é conhecido como  ultra  . Esses  desempenham um grande papel no  , mas até agora têm evitado a detecção nos níveis de energia onde são principalmente previstos. Eles podem vir de duas fontes. O primeiro é diretamente dos raios cósmicos de ultra-alta energia (UHE), enquanto o segundo é quando os raios cósmicos UHE interagem com a radiação cósmica de fundo que permeia o universo.

O tipo específico de neutrino que GRAND está procurando é chamado de  . Estes não são um resultado direto dos eventos de formação de neutrino descritos acima, mas são uma forma subsequente dos neutrinos de múon e elétron que esses eventos criam. Como tal, algumas dessas partículas "oscilariam" em neutrinos de tau.

Vídeo: https://youtu.be/fHQYlyffvjk

Vídeo que descreve alguns dos raios cósmicos de maior energia já detectados, que podem ser uma fonte dos neutrinos que GRAND está procurando. Crédito: revelado

O motivo pelo qual os neutrinos do tau são de interesse é que eles têm uma grande chance de serem detectados. Essencialmente, os cientistas do projeto estariam contando com a probabilidade relativamente alta de que os neutrinos UHE interajam com  . Dos três tipos de neutrinos que  UHE criam, o elétron simplesmente fica preso em qualquer matéria comum com a qual interage, enquanto o múon continua a viajar pela matéria comum. O "ponto ideal" de detecção é o neutrino tau, que interage com a matéria regular e decai a cerca de 50 km do local de interação.

O telescópio GRAND pode detectar essa decadência e estará especialmente bem posicionado para isso. O termo para a decadência desse neutrino tau é chamado de "chuva de ar", na qual o neutrino tau é então detectável. Mas primeiro, ele tem que interagir com alguma forma de matéria normal, e que melhor massa de matéria normal temos do que a própria Terra?

A ideia de usar a Terra para criar uma chuva de neutrinos tau no ar não é nova, mas montar vários arranjos em terreno montanhoso para detectar consistentemente essa decadência é a base do que a GRAND Collaboration está tentando fazer com seu telescópio. Eles estão tentando capturar a decomposição dos neutrinos do tau que se espalharam por alguns quilômetros da crosta terrestre e acabam se decompondo na atmosfera, em vez de no subsolo.

Vídeo: https://youtu.be/7fgKBJDMO54

Vídeo que descreve como os tipos de neutrinos oscilam entre si. Crédito: MinutePhysics

Para realizar essa detecção, o array fará uso de 200.000 peças de equipamentos especialmente projetados para o array concluído.

Isso não significa que o projeto pretenda cobrir uma área de 200.000 km 2 (três vezes o tamanho da República Tcheca, onde recentemente realizaram uma reunião virtual) na detecção de equipamentos. Eles simplesmente precisariam de uma única estação de detecção por km 2 .

Cada estação de detecção consiste em uma antena especialmente projetada, um amplificador e algum hardware de aquisição de dados associado. A equipe do projeto desenvolveu um protótipo inicial, mas salienta que eles têm um longo caminho a percorrer em termos de custo e resiliência antes que seu protótipo esteja pronto para ser totalmente implantado em 200.000 locais.

É aqui que entra o roadmap da colaboração. A equipa já recebeu cerca de € 160k e concluiu um conjunto de 35 protótipos ligados. Em 2020, eles embarcaram em um programa de protótipo chamado GRANDProto300 com € 1,6 em financiamento para cobrir uma área de 300 km 2 em kit de protótipo. Nos próximos cinco a 10 anos, eles esperam reduzir o custo de uma antena completa e sistema de aquisição de dados para cerca de US $ 500. Essa faixa de preço financiaria todo o projeto, com 20 hotspots cada um com uma antena para cada 10.000 km 2 , por um preço total de € 200 milhões.
















Um protótipo de coletor de dados e transceptor para o sistema GRAND. Crédito: Sijbrand de Jong / GRAND Collaboration

O projeto GRAND é certamente ambicioso, mas poderia responder a algumas perguntas interessantes sobre o modelo padrão. A equipe ainda aponta que, se eles não detectarem nenhum desses neutrinos tau em decomposição, isso é uma descoberta revolucionária para o modelo padrão e levaria a um repensar de como esses neutrinos funcionam.

Ainda mais interessante, se você estiver interessado em expandir os limites da física de partículas experimental, a equipe está procurando por novos colaboradores e gostaria de receber ajuda adicional enquanto eles alcançam seu objetivo audacioso. No mínimo, qualquer novo colaborador pode ficar tranquilo, pois trabalhará com uma equipe que sabe marcar projetos de astronomia.

Explore mais


CNRS: Grande Colaboração


 Fonte; Universo Hoje



Fonte: Sputnik News / por Andy Tomaswick,  / 27-12-2020   


https://phys.org/news/2020-12-neutrino-array-spanning-square-kilometers.html

Obrigado pela sua visita e volte sempre!
                      
HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

Membro da Society for Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.


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