O projeto 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 neutrinos de ultra -alta energia . Esses neutrinos desempenham um grande papel no modelo padrão da física de partículas , 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 neutrino tau . 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.
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 a matéria comum . Dos três tipos de neutrinos que os raios cósmicos 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.
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.
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.
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