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São Carlos Agora

Em parceria internacional: pesquisadores de São Carlos constroem detectores de raios cósmicos

Publicado em 26 abril 2017

Em março último, três pesquisadores do Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP/Portugal) vieram ao Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) para orientar uma equipe da Unidade, que tem colaborado com a construção de 40 detectores de raios cósmicos que serão instalados no Observatório "Pierre Auger", em Malargüe, na província argentina de Mendoza.

As auroras boreais são os raios cósmicos mais conhecidos popularmente. Esses raios são partículas que chegam à Terra depois de serem liberadas pelo sol ou pela explosão de algumas estrelas (evento denominado super-nova). Quando interagem com os átomos da atmosfera, os raios cósmicos geram múons (partículas semelhantes aos elétrons, porém mais pesadas), caindo na superfície da Terra em uma chuva de partículas. Ao contrário das auroras boreais, que podem ser vistas no hemisfério norte, há raios cósmicos que não são visíveis, embora sejam comuns, incidindo-se na Terra a cada minuto.

Apesar de serem invisíveis, as partículas oriundas desses raios podem ser estudadas. No citado observatório argentino, por exemplo, há tanques de água que são utilizados para analisá-las. Isso porque elas têm uma quantidade muito grande de energia e, quando passam pela água, dão origem à Luz de Cherenkov, uma onda de choque no espectro do ultravioleta que pode ser detectada.

Os pesquisadores do LIP e do IFSC/USP, que estão trabalhando em parceria com o Instituto de Física "GlebWataghin" da Universidade Estadual de Campinas (IFGW/UNICAMP), supõem que, ao mapear os múons dessas partículas na Terra, seria possível determinar o local da atmosfera onde os raios cósmicos colidiram com os átomos e, a partir daí, tentar saber qual fenômeno cósmico deu origem às partículas detectadas.

Como os tanques detectam não apenas os múons, mas todas as partículas (fótons, elétrons, etc.) que compõem a chuva em questão, os pesquisadores adaptaram um aparelho que é usado em experimentos de física de altas energias, executados apenas em ambientes com temperatura controlada, criando uma versão que, mesmo ao ar livre, pode detectar especificamente os múons, enviando os dados via rádio para um computador, para análise científica.

Para produzir as 40 unidades, os pesquisadores portugueses têm desenvolvido os sistemas eletrônicosno LIP, enviando-os ao Brasil, onde têm sido integrados aos detectores, pelo Prof. Dr. Luiz Vitor de Souza Filho (IFSC/USP) e pelos técnicos do IFSC, Ailton Batista Alves, Lírio Onofre Batista de Almeida e Marcos Roberto Gonçalves.

Marcos Gonçalves, que tem dado suporte técnico a pesquisas que envolvem o estudo de sinais de peixes e neurônios de siris, tem adquirido o know-how para montar e testar os detectores no Instituto. "Otrabalho tem sido bastante produtivo. É um projeto novo e diferente dos demais com que tenho me envolvido na Unidade", explica.

Cada detector é composto por diversos elementos: sistemas mecânico e eletrônico, gases, etc. Integrar todos os componentes em um único equipamento também tem sido um desafio interessante para o técnico Lírio. "São desafios de ordem prática... Esses detectores de partículas à gás exigem uma série de cuidados, porque todos os componentes devem estar limpos, vedados; a parte de eletrônica deve estar inteiramente conectada... Depois que finalizarmos a montagem de quatro ou cinco detectores, provavelmente já estaremos mais acostumados com todo o processo".

Para o Prof. Luiz Vitor, a parceria internacional desse projeto tem uma importância substancial, haja vista que os pesquisadores do LIP têm um longo histórico no desenvolvimento de detectores de raios cósmicos, ao passo que o IFSC tem vasta experiência com instrumentação para aplicação em experimentos de astrofísica. "Esses detectores são uma técnica nova de medida, e agora o Instituto tem absorvido o conhecimento por trás dessa tecnologia", diz o docente, otimista, uma vez que os detectores poderão obter dados inéditos, de uma forma que jamais fora explorada por observatórios astronômicos.

Dependendo dos resultados que forem coletados pelos detectores, Luis Lopes e Miguel Ferreira, ambos do LIP, esperam consolidar a metodologia dos equipamentos, aplicando-a em outros experimentos de astrofísica, além de investir em novas parcerias com o IFSC. "A ciência vive do compartilhamento do conhecimento. Nós aprendemos com os pesquisadores daqui [IFSC/USP] e eles aprendem conosco",destaca Lopes.

Financiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT/Portugal), os detectores poderão estar em operação no observatório argentino, no segundo semestre de 2018.

A pesquisa descrita nesta matéria de divulgação pode se encontrar em fase inicial de desenvolvimento. A eventualidade de sua aplicação para uso humano, animal, agrícola ou correlatas deverá ser previamente avaliada e receber aprovação oficial dos órgãos federais e estaduais competentes. A responsabilidade pelas informações contidas na reportagem é de inteira responsabilidade do pesquisador responsável pelo estudo, que foram devidamente conferidas pelo mesmo, após editadas por jornalista responsável devidamente identificado, não implicando, por isso, em responsabilidade da instituição. (Rui Sintra e Thierry Santos - Assessoria de Comunicação - IFSC/USP)