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Uma fotomicrografia mostra onde elétrons de alta energia atravessaram uma emulsão de filme localizada em um espectrômetro fora da câmara-alvo para os testes de laser de petawatts. Os rastros são ligeiramente curvados devido à emulsão estar ligeiramente curvada em seu suporte (Imagem: NASA/Marshall Space Flight Center e Universidade do Alabama em Huntsville)
Em agosto de 1912, o físico austríaco Victor Hess realizou um voo histórico de balão que abriu uma nova janela para a matéria no universo. Ao subir a 5.300 metros, mediu a taxa de ionização na atmosfera e descobriu que ela aumentava cerca de três vezes em relação ao nível do mar. Concluiu que a radiação penetrante estava entrando na atmosfera a partir de cima. Ele havia descoberto os raios cósmicos.
Essas partículas de alta energia que chegam do espaço sideral são principalmente (89%) prótons – núcleos de hidrogênio, o elemento mais leve e comum no universo – mas também incluem núcleos de hélio (10%) e núcleos mais pesados (1%), até o urânio. Ao chegarem à Terra, colidem com os núcleos de átomos na atmosfera superior, criando mais partículas, principalmente píons. Os píons carregados podem decair rapidamente, emitindo partículas chamadas múons. Ao contrário dos píons, estes não interagem fortemente com a matéria e podem viajar pela atmosfera para penetrar no subsolo. A taxa de múons que chegam à superfície da Terra é tal que cerca de um por segundo atravessa um volume do tamanho da cabeça de uma pessoa.
Um novo mundo de partículas
Estudos de raios cósmicos abriram as portas para um mundo de partículas além dos limites do átomo: a primeira partícula de antimatéria , o pósitron (o antielétron), foi descoberta em 1932, o múon em 1937, seguido pelo píon, o cáon e vários outros. Até o advento dos aceleradores de partículas de alta energia no início da década de 1950, essa radiação natural era a única maneira de investigar o crescente "zoológico" de partículas. De fato, quando o CERN foi fundado em 1954, sua convenção incluiu os raios cósmicos na lista de interesses científicos. Mas, embora os aceleradores tenham se tornado o melhor campo de busca por novas partículas, a física dos raios cósmicos ainda é amplamente
As energias dos raios cósmicos primários variam de cerca de 1 GeV — a energia de um acelerador de partículas relativamente pequeno — até 108 TeV , muito mais alta do que a energia do feixe do Grande Colisor de Hádrons . A taxa na qual essas partículas chegam ao topo da atmosfera cai com o aumento da energia, de cerca de 10.000 por metro quadrado por segundo a 1 GeV para menos de um por quilômetro quadrado por século para as partículas de maior energia. Os raios cósmicos de altíssima energia geram enormes chuvas de até 10 bilhões de partículas secundárias ou mais, que podem ser captadas por detectores de partículas quando são espalhadas por áreas de até 20 quilômetros quadrados na superfície da Terra.
Aceleradores Cósmicos
Como os raios cósmicos atingem energias tão altas? Onde estão os aceleradores naturais? Os raios cósmicos de menor energia chegam do Sol em um fluxo de partículas carregadas conhecido como vento solar, mas determinar a origem das partículas de maior energia é difícil, pois elas se retorcem e giram nos campos magnéticos do espaço interestelar.
Pistas surgiram através do estudo de raios gama de alta energia do espaço sideral. Estes são muito menos do que os raios cósmicos carregados, mas sendo eletricamente neutros eles não são influenciados por campos magnéticos. Eles geram chuvas de partículas secundárias que podem ser detectadas na Terra e que apontam de volta para o ponto de origem dos raios gama. Fontes dos raios gama de mais alta energia em nossa própria galáxia, a Via Láctea, incluem os remanescentes de supernovas, como a famosa Nebulosa do Caranguejo ; as ondas de choque dessas explosões estelares têm sido propostas há muito tempo como possíveis aceleradores naturais. Outras fontes de raios gama de ultra-alta energia estão em outras galáxias, onde objetos exóticos como buracos negros supermassivos podem impulsionar a aceleração. Há também evidências de que os raios cósmicos de maior energia também têm origens semelhantes em outras galáxias.
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Em outubro de 2014, ingressou no projeto S'Cool Ground Observation, que integra o Projeto CERES (Clouds and Earth’s Radiant Energy System) administrado pela NASA. Posteriormente, em setembro de 2016, passou a participar do The Globe Program / NASA Globe Cloud, um programa mundial de ciência e educação com foco no monitoramento do clima terrestre.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
Livraria> https://www.orionbook.com.br/
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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