Uma equipe internacional de cientistas desenvolveu um programa de computador que simula a transferência do espaço
O que são raios cósmicos?
Os raios cósmicos, por sua natureza, sãopartículas elementares e núcleos atômicos que se movem com altas energias no espaço sideral. As principais fontes de raios cósmicos primários são consideradas explosões de supernovas (raios cósmicos galácticos) e do Sol, mas sua natureza ainda não é totalmente compreendida.
Altas energias (até 1016 eV) de galáxiasOs cientistas explicam os raios cósmicos pela aceleração das partículas nas ondas de choque geradas pelas explosões de supernovas. Eles se movem quase à velocidade da luz, aproximadamente 300.000 km/s.
Histórico de descobertas
Os raios cósmicos foram descobertos em 1912 por um austríacofísico Victor Hess. Ele era funcionário do Radium Institute em Viena e conduziu pesquisas sobre gases ionizados. Porém, até este momento, os cientistas suspeitavam de sua existência.
O físico francês Charles Augustin de Coulomb,Ao explorar a natureza da eletricidade usando um eletroscópio, ele descobriu que a carga flui espontaneamente das folhas de alumínio, mesmo com o melhor isolamento elétrico. William Crookes descobriu mais tarde que a taxa desse processo diminui quando a pressão do ar no eletroscópio diminui. Assim, o cientista chegou à conclusão de que a causa da descarga foi a ionização do ar.
Autor: Montagem: Helmholtz Alliance for Astroparticle Physics / A.Chantelauze, Foto: Observatório Pierre Auger. Direitos autorais: CC BY-NC 4.0
No entanto, qual era a sua razão era desconhecida atéos físicos não descobriram o fenômeno da radioatividade. Então os cientistas levantaram a hipótese da existência de uma radiação de fundo global, cuja fonte era a Terra, a atmosfera ou o espaço.
Após uma série de experimentos, Hess chegou à conclusão de que a fonte de radiação era o céu. O cientista chamou isso de “radiação de alta altitude”.
20 anos depois, Hess recebeu o Prêmio Nobelprêmio, e sua pesquisa serviu de base para o desenvolvimento de um novo campo da ciência – a física dos raios cósmicos. Desde então, os cientistas fizeram grandes progressos nas suas pesquisas, mas algumas questões ainda permanecem sem resposta. Por exemplo, sobre a velocidade e o processo de formação dos raios cósmicos.
Por que os raios cósmicos são difíceis de observar?
100 anos desde a descoberta dos raios cósmicosatrás, os pesquisadores estão tentando decifrar de onde eles vêm. O problema é que, quando vistos da Terra, não podem ser vistos “separadamente” a olho nu. Eles são igualmente iluminados em quase todos os lugares para onde uma pessoa olha.
As linhas coloridas mostram como os raios cósmicos são desviados em campos magnéticos.
As linhas retas brancas representam o campo magnético em grande escala.
Os caminhos das partículas (linhas coloridas) são afetados por campos magnéticos de pequena escala não mostrados aqui.
Ilustração: Lucas Merten
Isso ocorre porque a luz do sol se espalhaatmosfera da Terra e se espalham uniformemente pelo céu. Os raios cósmicos também se espalham em seu caminho para o planeta. Ele faz isso interagindo com campos magnéticos. Tudo o que podemos ver da superfície da Terra é uma imagem uniformemente iluminada. No entanto, a própria origem da radiação permanece desconhecida.
O que os cientistas fizeram?
Para resolver o problema, os cientistas criaram umprograma de computador CRPropa (eng. Cosmic Ray Propagation Framework, esquema de propagação de raios cósmicos). Ele permite que os cientistas rastreiem as trajetórias das partículas desde sua formação até sua chegada à Terra. Além disso, os dados ajudarão a explicar completamente a interação das partículas com a matéria e os campos de fótons no universo.
Vale ressaltar que os modelos de programas não sóa propagação de raios cósmicos, mas também as assinaturas de neutrinos e raios gama que surgem quando interagem. Ao contrário dos raios cósmicos, essas partículas mensageiras podem ser observadas diretamente de suas fontes. Isso ocorre porque eles voam para a Terra em um caminho direto.
Deixe-nos lembrá-lo de que os neutrinos são neutrospartículas fundamentais com spin meio inteiro. Eles participam apenas de interações fracas e gravitacionais. Anteriormente, a Hi-Tech disse o que é e quais outras interações existem na natureza.
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Além disso, os cientistas planejam usar o software para prever tais assinaturas de neutrinos e raios gama de galáxias distantes, como erupções estelares ou galáxias ativas.
Como ela vai ajudar?
Os autores do desenvolvimento estão confiantes -seu software “abre novas janelas para o Universo”. Com a sua ajuda, os físicos estão a explorar novas gamas de energia que não podem ser totalmente cobertas através dos programas actualmente disponíveis.
E o mais importante, agora os cientistas desenvolverãoum modelo teórico que descreve o movimento dos raios cósmicos da nossa galáxia Via Láctea para aglomerados distantes de estrelas e compara os dados com as observações.
O programa de simulação foi desenvolvido por 17pesquisadores da Alemanha, Espanha, Holanda, Itália, Croácia, Inglaterra e Áustria. O projeto foi realizado no âmbito do Centro Comum de Pesquisa, que é financiado pela Fundação Alemã de Pesquisa.
Cientistas confiantes que o CRPropa fará uma contribuição significativana compreensão de onde os raios cósmicos vêm. Novos cálculos teóricos ajudarão os físicos a interpretar a variedade de dados que os cientistas recebem de vários instrumentos que observam o cosmos.
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