A pesquisa baseada em balões sobre partículas cósmicas, iniciada há mais de um século, terá um grande impulso no próximo ano - até a órbita baixa da Terra, quando a Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM) da NASA será enviada para a Estação Espacial, tornando-se (Você está pronto para isso?) ISS-CREAM, projetados especificamente para detectar raios cósmicos de energia super alta e ajudar os cientistas a determinar quais podem ser suas fontes misteriosas.
"A resposta é aquela que o mundo espera há 100 anos", disse o cientista do programa Vernon Jones.
Leia mais sobre esse experimento "legal" abaixo:
A Energia e Massa de Raios Cósmicos (CREAM) será o primeiro instrumento de raios cósmicos projetado para detectar em faixas de energia mais altas e por uma duração tão prolongada no espaço. Os cientistas esperam descobrir se os raios cósmicos são acelerados por uma única causa, que se acredita serem supernovas. A nova pesquisa também poderia determinar por que há menos raios cósmicos detectados em energias muito altas do que teoricamente existem.
"Os raios cósmicos são partículas energéticas do espaço sideral", disse Eun-Suk Seo, pesquisador principal do estudo CREAM. “Eles fornecem uma amostra direta de matéria de fora do sistema solar. Medições mostraram que essas partículas podem ter energias de até 100.000 trilhões de elétrons-volts. É uma energia enorme, muito além e acima de qualquer energia que possa ser gerada com aceleradores fabricados pelo homem, mesmo o Large Hadron Collider do CERN. ”
Os pesquisadores também planejam estudar o declínio na detecção de raios cósmicos, chamado de "joelho" espectral que ocorre a cerca de mil trilhões de elétrons-volts (eV), que é cerca de 2 bilhões de vezes mais poderoso do que as emissões em uma varredura médica de imagens nucleares. O que quer que cause raios cósmicos, ou os filtre à medida que se movem pela galáxia, causa uma picada na população de 1.000 trilhões de elétrons-volts para cima. Além disso, o espectro dos raios cósmicos se estende muito além do que se acredita que as supernovas possam produzir.
Para resolver essas questões, a NASA planeja colocar o CREAM a bordo da estação espacial, tornando-se ISS-CREAM. O instrumento voou seis vezes por um total de 161 dias em balões de longa duração que circundam o Polo Sul, onde as linhas do campo magnético da Terra são essencialmente verticais.
A idéia de partículas energéticas vindas do espaço era desconhecida em 1911, quando Victor Hess, o Prêmio Nobel de 1936 em física creditado pela descoberta de raios cósmicos, foi ao ar para enfrentar o mistério de por que os materiais se tornaram mais eletrificados com a altitude, um efeito chamado ionizacao. A expectativa era que a ionização enfraquecesse à medida que se afastasse da Terra. Hess desenvolveu instrumentos sensíveis e os levou a 5,3 quilômetros (5,3 quilômetros) e estabeleceu que a ionização aumentava em quatro vezes a altitude, dia ou noite.
Uma melhor compreensão dos raios cósmicos ajudará os cientistas a terminar o trabalho iniciado quando Hess inesperadamente transformou uma questão terrena em um enigma estelar. Responder a esse enigma nos ajudará a entender uma faceta oculta e fundamental de como nossa galáxia, e talvez o universo, é construída e funciona.
O fenômeno logo ganhou um nome popular, mas confuso, raios cósmicos, a partir de uma teoria equivocada de que eram raios X ou raios gama, que são radiação eletromagnética, como a luz. Em vez disso, os raios cósmicos são partículas de matéria de alta velocidade e alta energia.
Como partículas, os raios cósmicos não podem ser focados como a luz em um telescópio. Em vez disso, os pesquisadores detectam raios cósmicos pelas cargas de luz e elétricas produzidas quando as partículas se chocam com a matéria. Os cientistas então usam o trabalho de detetive para identificar a partícula original por medição direta de sua carga elétrica e sua determinação de energia a partir da avalanche de partículas de detritos, criando suas próprias trilhas sobrepostas.
O CREAM faz esse traçado usando um calorímetro de ionização projetado para fazer com que os raios cósmicos liberem suas energias. Camadas de carbono, tungstênio e outros materiais apresentam "seções transversais" nucleares conhecidas dentro da pilha. Detectores elétricos e ópticos medem a intensidade dos eventos quando partículas cósmicas, do hidrogênio ao ferro, atravessam o instrumento.
Embora os vôos do CREAM tenham atingido grandes altitudes, permaneceu atmosfera suficiente para interferir nas medições. O plano de montar o instrumento no exterior da estação espacial o colocará acima dos efeitos obscuros da atmosfera, a uma altitude de 250 milhas (400 quilômetros).
"Em que podemos agora colocar nossas esperanças de resolver os muitos enigmas que ainda existem quanto à origem e composição dos raios cósmicos?"
- Victor F. Hess, Palestra Nobel, dezembro de 1936
Fonte: NASA
