A origem dos raios cósmicos tem sido um dos mistérios mais duradouros da física, e parece que vai continuar assim por mais algum tempo. Um dos principais candidatos para a origem dos raios cósmicos são as explosões de raios gama, e os físicos esperavam que um enorme detector antártico chamado Observatório IceCube Neutrino confirmasse essa teoria. Mas observações de mais de 300 GRBs não mostraram evidências de raios cósmicos. Em resumo, os raios cósmicos não são o que pensávamos que eram.
Mas, assim como Thomas Edison, que disse que "toda tentativa errada descartada é mais um passo adiante", os físicos vêem essa descoberta mais recente como progresso.
"Embora não tenhamos descoberto de onde vêm os raios cósmicos, demos um grande passo no sentido de descartar uma das principais previsões", disse o investigador principal do IceCube e o professor de física da Universidade de Wisconsin-Madison, Francis Halzen.
Os raios cósmicos são partículas eletricamente carregadas, como prótons, que atingem a Terra de todas as direções, com energias até cem milhões de vezes maiores do que aquelas criadas em aceleradores feitos pelo homem. As intensas condições necessárias para gerar essas partículas energéticas concentraram o interesse dos físicos em duas fontes potenciais: os enormes buracos negros no centro das galáxias ativas e as explosões de raios gama (GRBs), flashes de raios gama associados a explosões extremamente energéticas que foram observadas em galáxias distantes.
O IceCube está usando neutrinos, que se acredita acompanhar a produção de raios cósmicos, para explorar essas duas teorias. Em um artigo publicado na edição de 19 de abril da revista Nature, os cientistas do IceCube descrevem uma busca por neutrinos emitidos por 300 explosões de raios gama observados, mais recentemente em coincidência com os satélites SWIFT e Fermi, entre maio de 2008 e abril de 2010. Surpreendentemente, eles não encontrou nenhum - um resultado que contradiga 15 anos de previsões e desafia uma das duas teorias principais para a origem dos raios cósmicos de energia mais alta.
O detector procura por alta energia (teraeletronvolt; 1012neutrinos) e, em seu trabalho, a equipe disse ter encontrado um limite superior no fluxo de neutrinos energéticos associados aos GRBs que é pelo menos um fator de 3,7 abaixo das previsões. Isso implica que os GRBs não são as únicas fontes de raios cósmicos com energias superiores a 1018voltas eletrônicas, ou a eficiência da produção de neutrinos é muito menor do que o previsto. De qualquer forma, dizem os cientistas, nossas teorias atuais sobre a produção de raios cósmicos e neutrinos nos GRBs precisarão ser revisadas. "O resultado dessa busca por neutrinos é significativo porque, pela primeira vez, temos um instrumento com sensibilidade suficiente para abrir um novo janela sobre a produção de raios cósmicos e os processos interiores dos GRBs ", disse o porta-voz do IceCube e o professor de física da Universidade de Maryland Greg Sullivan. "A inesperada ausência de neutrinos dos GRBs forçou uma reavaliação da teoria para a produção de raios cósmicos e neutrinos em uma bola de fogo GRB e possivelmente a teoria de que raios cósmicos de alta energia são gerados em bolas de fogo." IceCube é um detector de partículas na Polo Sul que registra as interações de neutrinos quase sem massa. Os instrumentos observam neutrinos detectando a fraca luz azul produzida nas interações de neutrinos no gelo. Os neutrinos podem viajar facilmente através de pessoas, paredes ou planetas inteiros, como a Terra. Para detectar suas raras interações, o IceCube é construído em uma escala enorme. Um quilômetro cúbico de gelo glacial, suficiente para acomodar a grande pirâmide de Gizé 400 vezes, é instrumentado com 5.160 sensores ópticos incorporados a até 2,5 quilômetros de profundidade no gelo.GRBs, as explosões mais poderosas do universo, geralmente são observadas primeiro pelos satélites usando X raios-X e / ou raios gama. Os GRBs são vistos cerca de uma vez por dia e são tão brilhantes que podem ser vistos a meio caminho do Universo visível. As explosões geralmente duram apenas alguns segundos e, durante esse breve período, podem ofuscar tudo o mais no universo. Os cientistas dizem que o aprimoramento da compreensão teórica e mais dados do detector IceCube concorrente ajudarão os cientistas a entender melhor o mistério da produção de raios cósmicos. Atualmente, o IceCube está coletando mais dados com o detector finalizado, melhor calibrado e melhor compreendido. O IceCube é operado por uma colaboração de 250 físicos e engenheiros dos EUA, Alemanha, Suécia, Bélgica, Suíça, Japão, Canadá, Nova Zelândia, Austrália e Mais informações sobre IceCube.
Fonte: IceCube / Universidade de Wisconsin
