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Correio Popular

Em busca das partículas cósmicas

Publicado em 20 julho 2000

Por Maria Teresa Costa - Do Correio Popular - teresa@cpopular.com.br
Existe alguma coisa no espaço, além da Via Láctea, que dispara partículas com enorme energia pelo universo afora e bombardeia a Terra de tempos em tempos. A radiação cósmica de alta energia, aparentemente o fenômeno mais violento do universo, continua um mistério, apesar de mais de três décadas de investigação. Ninguém sabe de onde elas vêm, mas os físicos acreditam que, resolvendo o mistério dos raios cósmicos de alta energia, terão dado mais um passo para o entendimento da origem universo. Dispostos a desvendar o mistério, pesquisadores de 19 países, entre eles físicos da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), se uniram em um projeto internacional, o Projeto Pierre Auger (o nome é em homenagem ao descobridor das partículas), para instalar em cada hemisfério, um observatório dessas partículas. O projeto total, orçado em US$ 80 milhões, terá US$ 3,5 milhões do Brasil. A Fundação de Amparo à Pesquisa no Estado de São Paulo (Fapesp) anunciou ontem, na Unicamp, a liberação de US$ 1 milhão para o projeto e o Ministério da Ciência e Tecnologia, por meio do Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento (CNPq), liberou mais US$ 340 mil. "Em cinco anos teremos uma idéia de onde elas vêm", disse o físico americano James Cronin, Prêmio Nobel de Física de 1980 e idealizador do projeto. Lançado ontem na Unicamp, o programa irá envolver, no total, 250 pesquisadores de 19 países, Nesse time de caçadores de partículas estão sete professores, cinco pós-doutores e sete estudantes de pós-graduação do Instituto de Física da Unicamp. Participam os Estados Unidos, a Argentina, com aportes financeiros de US$ 15 milhões e de US$ 10 milhões, respectivamente; a China, o Japão, o Vietnã, a Alemanha, a Austrália, o Brasil, a Grécia, a Armênia, a Eslovênia, a Bolívia, a Polônia, a República Tcheca, a Grã-Bretanha, a França, a Itália, e o México. Os pesquisadores sabem que a maioria dessas partículas é constituída por núcleos de átomos ou por elétrons. Entre os núcleos, grande parte é feita apenas de prótons - o núcleo de átomos de hidrogênio -, mas alguns são muito mais pesados. São partículas que viajam pelo espaço à velocidade da luz e que, conforme algumas teorias, podem ser fósseis do Big Bang, nome dado à grande explosão que teria dado origem ao universo. "Vamos explorar essa história", afirmou Cronin, que não arrisca um palpite sobre a fonte desses grãos de alta energia que estão vagando pelo universo. Não é tarefa fácil. A estimativa é que, se não houvesse atmosfera terrestre, uma partícula por século cairia em uma área de um metro quadrado. Um fenômeno impossível, portanto, de ser observado caso o local se pesquisa fosse, por exemplo, a Lua. Mas a atmosfera amplia esse fenômeno. O coordenador brasileiro do projeto, Carlos Escobar, professor no Instituto de Física da Unicamp, explica que a partícula, ao entrar na atmosfera, a 40 quilômetros de altura, espatifa. Conforme vai caindo, as subpartículas vão também se espatifando, de forma que aquela inicial, de alta energia, acabará abrangendo uma área de 10 quilômetros. Isso é o que os cientistas chamam de chuveiro atmosférico (leia texto nesta página). A missão será detectar de onde veio esse chuveiro e então ajudar a desvendar a origem do universo. Fenômeno é conhecido desde 1938 Já se sabe, desde 1938, que a Terra é continuamente bombardeada por partículas de radiação cósmica que colidem com átomos e moléculas no topo da atmosfera, produzindo um chuveiro de partículas secundárias que chegam até a superfície da Terra, formando o que os cientistas chamam de "chuveiro atmosférico extenso". Nesse chuveiro, a partícula incidente colide com um núcleo na alta atmosfera e cria centenas de partículas, que por sua vez se chocam com outros átomos, criando mais partículas, até que o que sobra são partículas com muito menos energia, mas uma quantidade enorme delas. Estes "chuveiros" atingem a superfície da Terra numa área de quilômetros quadrados. Eles são detectados na superfície da Terra pela luz que deixam em tanques d'água (chamada radiação Cerenkov) ou na atmosfera (somente mensurável à noite), por fluorescência. Existem diversos grupos realizando experimentos deste tipo e um observatório para isso está sendo montado na Argentina e nos EUA numa colaboração internacional conhecida como Projeto Auger. Tanques de 10 metros quadrados vão cobrir uma área superior a 3 mil quilômetros quadrados para poder ver raios de extrema energia que chegam a uma taxa de 1 por século por quilômetro quadrado. (MTC) Observatórios vão detectar os raios Para detectar as partículas de alta energia que atingem a Terra serão montados dois observatórios, um em Utah, nos Estados Unidos, e outro em Mendonza, na Argentina. Cada uma deverá ocupar área de 3 mil quilômetros quadrados e servirá para medir as características de raios cósmicos com energias extremas (100 milhões de vezes maiores que as mais altas produzidas em laboratórios terrestres). Cada instalação consistirá de uma rede de 1600 detetores de partículas, espalhados por uma área de 3 mil quilômetros quadrados. Em cada instalação haverá, também, um detetor de fluorescência atmosférica observando o volume acima da rede na superfície. Estas duas técnicas trabalhando juntas formam um instrumento poderoso para buscar a origem dos raios cósmicos de energia ultra alta, explica o físico Carlos Escobar, coordenador brasileiro no Projeto Pierre Auger. O objetivo será o de medir a direção de chegada, a energia e a composição química de 60 eventos por ano com energias acima de 1020eV (eletronvolts) e 6 mil eventos por ano com energias acima de 1019 eV. Conforme Escobar, primeiramente será construído, na Argentina, um protótipo com 40 tanques e um telescópio, abrangendo uma área de 70 quilômetros quadrados de observação. Esta parte estará pronta até março de 2001. Três desses tanques são brasileiros, produzidos pela indústria Alpina Termoplástico. Até 2003 todo o complexo argentino estará concluído. Espera-se, então, poder ter algumas respostas sobre a origem das partículas de alta energia. Eles pretendem conhecer esse mistério baseando-se no fato de que as partículas produzidas em algum lugar do universo chegaram em várias estações praticamente no mesmo tempo (a diferença de tempo entre uma estação e outra depende da inclinação com elas chegam à Terra). Quando elas chegarem à estação, um pequeno computador dedicado conferirá, via rádio, com as outras estações vizinhas se ali também chegaram partículas, para ver se fazem parte de um grande chuveiro. Caso positivo, a informação sobre o chuveiro será enviada por rádio para o centro de coleta de dados. Nesse centro, os computadores combinarão as medidas realizadas pelas várias estações sobre o número de partículas e seu tempo de chegada, para determinar a direção e a energia da partícula prima-, ria que deu origem ao chuveiro. (MTC)