Crédito da imagem: Fermilab
O 100º detector do Observatório Pierre Auger foi concluído recentemente, tornando o conjunto o maior detector de raios cósmicos do mundo. Quando estiver funcionando, o detector poderá capturar algumas das partículas de raios cósmicos mais energéticas - elas atingem apenas uma área de 2,5 quilômetros quadrados uma vez por ano. O mistério com essas partículas de alta energia é que os astrônomos não têm idéia do que no Universo poderia criá-las. Os planos de longo prazo para o observatório deverão ter 1.600 detectores até 2005.
Com a conclusão de seu centésimo detector de superfície, o Observatório Pierre Auger, em construção na Argentina, esta semana se tornou o maior conjunto de ducha de ar de raios cósmicos do mundo. Gerenciado por cientistas do Laboratório Acelerador Nacional Fermi do Departamento de Energia, o projeto Pierre Auger até agora abrange uma variedade de 110 quilômetros quadrados de detectores que estão rastreando os processos mais violentos e talvez mais intrigantes de todo o universo.
Os raios cósmicos são partículas extraterrestres - geralmente prótons ou íons mais pesados - que atingem a atmosfera da Terra e criam cascatas de partículas secundárias. Enquanto os raios cósmicos se aproximam da Terra em uma gama de energias, os cientistas há muito acreditam que sua energia não pode exceder 1020 elétron-volts, cerca de 100 milhões de vezes a energia de próton alcançável no Tevatron do Fermilab, o acelerador de partículas mais poderoso do mundo. Mas experimentos recentes no Japão e Utah detectaram alguns desses raios cósmicos de energia ultra alta, levantando questões sobre quais eventos extraordinários no universo poderiam tê-los produzido.
"Como a natureza cria as condições para acelerar uma partícula minúscula para essa energia?" perguntou Alan Watson, professor de física da Universidade de Leeds, Reino Unido, e porta-voz da colaboração de Pierre Auger de 250 cientistas de 14 países. "Rastrear essas partículas de ultra alta energia de volta às suas fontes responderá a essa pergunta."
A teoria científica pode explicar as fontes de raios cósmicos de baixa e média energia, mas a origem desses raros raios cósmicos de alta energia permanece um mistério. Para identificar os mecanismos cósmicos que produzem partículas microscópicas com energia macroscópica, a colaboração de Pierre Auger está instalando uma matriz que incluirá 1.600 detectores de superfície em uma área da Pampa Amarilla argentina do tamanho de Rhode Island, perto da cidade de Malargé, cerca de 600 milhas a oeste de Buenos Aires. Os 100 primeiros detectores já estão pesquisando o céu do sul.
"Esses raios cósmicos de energia mais alta são mensageiros do universo extremo", disse o vencedor do Prêmio Nobel Jim Cronin, da Universidade de Chicago, que concebeu o experimento Auger junto com Watson. "Eles representam uma grande oportunidade para descobertas."
Os raios cósmicos de energia mais alta são extremamente raros, atingindo a atmosfera da Terra cerca de uma vez por ano por quilômetro quadrado. Quando concluído em 2005, o observatório Pierre Auger cobrirá aproximadamente 1.200 milhas quadradas (3.000 quilômetros quadrados), permitindo que os cientistas capturem muitos desses eventos.
"Nosso experimento continuará onde o experimento da AGASA parou", disse o gerente de projeto Paul Mantsch, Fermilab, referindo-se ao experimento do Akeno Giant Air Shower Array (AGASA) no Japão. “Nas energias mais altas, os resultados surpreendentes das duas maiores experiências com raios cósmicos parecem estar em conflito. A AGASA vê mais eventos do que o experimento HiRes em Utah, mas as estatísticas dos dois experimentos são limitadas. ”
O projeto Pierre Auger, nomeado após o pioneiro físico francês que primeiro observou chuveiros de ar estendidos em 1938, combina os métodos de detecção usados nos experimentos japoneses e em Utah. Os detectores de superfície estão espaçados a uma milha de distância. Cada unidade de superfície consiste em um tanque cilíndrico de 4 pés de altura cheio de 3.000 galões de água pura, um painel solar e uma antena para transmissão sem fio de dados. Os sensores registram as avalanches de partículas invisíveis, acionadas a uma altitude de seis a doze milhas apenas microssegundos antes, quando atingem o solo. Os chuveiros de partículas atingem vários tanques quase simultaneamente.
Além dos tanques, o novo observatório contará com 24 telescópios fluorescentes do tipo HiRes, capazes de captar o leve brilho ultravioleta emitido pelos chuveiros no ar. Os telescópios de fluorescência, que só podem ser operados em noites escuras e sem lua, são sensíveis o suficiente para captar a luz emitida por uma lâmpada de 4 watts que viaja a 10 quilômetros de distância quase à velocidade da luz.
"É realmente muito bonito termos um sistema híbrido", disse Watson. “Podemos olhar para os chuveiros de ar em dois modos. Podemos medir sua energia de duas maneiras independentes. ”
A colaboração de Pierre Auger está no processo de preparação de uma proposta para um segundo local de seu observatório, a ser localizado nos Estados Unidos. Apresentando o mesmo design do site argentino, o segundo conjunto de detectores varria o céu do norte em busca das fontes dos mais poderosos raios cósmicos.
O financiamento do Observatório Pierre Auger, de US $ 55 milhões, na Argentina, provém de 14 países membros. Os EUA contribuem com 20% do custo total, com o apoio fornecido pelo Escritório de Ciência do Departamento de Energia e pela National Science Foundation. Uma lista de todas as instituições participantes está disponível em http://auger.cnrs.fr/collaboration.html
O Fermilab é um laboratório nacional financiado pelo Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA, operado pela Universities Research Association, Inc.
Fonte original: Comunicado de imprensa do Fermilab
