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Telescópios de neutrinos dão origem a nova era de pesquisas astronômicas

Os neutrinos, partículas subatômicas vindas do espaço sideral, bombardeiam a Terra. Mas a difícil detecção das colisões entre neutrinos e outras partículas tem iniciado uma corrida tecnológica na área da astronomia.

A imagem acima, de 3 de janeiro de 2012, mostra o "Ernie", o neutrino de mais alta energia (1,14 peta-elétron volts) já detectado pelo observatório IceCube. Crédito: IceCube Neutrino Observatory

A imagem acima, de 3 de janeiro de 2012, mostra o “Ernie”, o neutrino de mais alta energia (1,14 peta-elétron volts) já detectado pelo observatório IceCube. Crédito: IceCube Neutrino Observatory

Neutrinos são produzidos quando raios cósmicos interagem com o ambiente ao seu redor, fato que gera partículas sem carga elétrica e de massa desprezível. Os cientistas ainda se questionam a respeito das origens dos raios cósmicos desde que estes foram descobertos. Portanto, encontrar os neutrinos pode lhes dar pistas referentes às possíveis fontes dos raios.

Em novembro de 2013, cientistas que trabalham no Observatório de Neutrinos IceCube, na Antártida, anunciaram a descoberta de neutrinos cósmicos. Francis Halzen, principal pesquisador do observatório e físico teórico da Universidade de Wisconsin, afirmou que agora temos “a oportunidade de determinar quais são as fontes, se realmente estivermos vendo fontes de raios cósmicos”. O mesmo pesquisador pondera que estejamos vivendo uma nova era da astronomia, uma na qual “não estamos usando a luz, estamos usando neutrinos para observar o céu”.

“Antissociais”

Os neutrinos são as partículas mais antissociais de que temos notícia, pois raramente interagem com a matéria. São produzidos em alguns dos eventos mais violentos, embora desconhecidos, do universo, e viajam na direção da Terra em uma velocidade próxima à da luz, mantendo trajetórias retas, o que revela informações sobre sua origem. Algumas das possíveis fontes de neutrinos são as supernovas e os buracos negros. Porém, até recentemente, os cientistas haviam detectado apenas partículas vindas do Sol e de uma supernova localizada na Grande Nuvem de Magalhães (galáxia anã que orbita a Via Láctea), em 1987.

Isto mudou em abril de 2012, quando o IceCube registrou dois neutrinos com energias extremamente elevadas — quase um bilhão de vezes mais energéticas do que as descobertas em 1987 — que só poderiam ter vindo de uma fonte externa ao sistema solar. Investigando os dados, foi possível precisar a descoberta de 28 neutrinos de alta energia, sendo esta energia superior a 30 tera-elétron volts (TeV).

Por tal feito, Halzen sugere que se possa mapear o céu tendo os neutrinos por referência, da mesma forma como os telescópios de raios gama, raios-X e ondas de rádio vasculham e capturam imagens do espaço, por exemplo. Agora, a finalização do projeto do IceCube e a possibilidade de construção de novos telescópios vêm agitando os pesquisadores de neutrinos.

A ideia da montagem de detectores de neutrinos remonta à década de 1950, quando Clyde Cowan e Frederick Reines detectaram as partículas pela primeira vez, a partir de um reator nuclear. Como interagem de maneira tão fraca com outras partículas, é necessária uma grande quantidade de matéria para captar os neutrinos. Além disso, existe a necessidade de que o detector seja “blindado” da luz solar pela seguinte razão: quando os neutrinos colidem com prótons e nêutrons, produzem partículas secundárias que emitem uma luz azul chamada radiação de Cherenkov, que só pode ser visualizada em um detector transparente que não receba luz solar diretamente. Portanto, os detectores são construídos em áreas submersas ou em meio ao gelo.

A Rede Antártica de Detectores de Múons e Neutrinos (AMANDAAntarctic Muon And Neutrino Detector Array), por exemplo, foi construída sob o gelo do Polo Sul e se tornou parte do observatório IceCube, por sua vez, concluído em 2010, e consistindo em uma rede de sensores que ocupa um volume total de um quilômetro cúbico, situada 1.500 metros abaixo da superfície.

Cientistas europeus planejam o projeto KM3NeT, que tomará 5 quilômetros cúbicos do Mar Mediterrâneo, ao passo que, na Rússia, está em desenvolvimento o projeto de um detector de neutrinos que seria construído no Lago Baikal, o maior lago de água doce (em volume) do planeta. Além do fato de aprimorarem nosso conhecimento da física de partículas, caso venham a entrar em operação, estes novos telescópios poderão ser utilizados na busca pela matéria escura, substância misteriosa que compõe cerca de 85% da matéria do universo.

Fonte: LiveScience

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This entry was posted on 21 de Janeiro de 2014 by in Astronomia, Física and tagged , , , , , .

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