Novo Tipo de Raios Cósmicos Descoberto no Centenário dos Raios Cósmicos

Raios cósmicos

Os raios cósmicos foram descobertos há um século atrás pelo físico austríaco Victor Franz Hess. Quando a radiação natural era medida com um contador Geiger verificava-se que ela diminuía com a altitude. Experiências feitas em Paris mostravam que a radiação no topo da torre Eiffell era menor no que na sua base. Para tentar compreender o que acontecia foram lançados balões para medir a radiação em altitudes cada vez maiores. A partir de uma certa altitude a radiação aumentava fortemente de forma que não poderia provir da Terra. Hess concluiu que essa radiação tinha origem no espaço extra-terrestre e deu a ela o nome de raios cósmicos. As pesquisas em física moderna no Brasil foram iniciadas precisamente com o estudo de raios cósmicos  na USP e no Rio de Janeiro.

Hoje em dia sabe-se precisamente qual a origem dos raios cósmicos mais energéticos. Quando certas estrelas chegam ao final de sua vida e explodem tornam-se supernovas. A matéria da estrela é ejetada com velocidades supersônicas produzindo ondas de choque que aceleram núcleos atômicos. Esses núcleos altamente energéticos viajam pelo espaço até chegar na atmosfera terrestre onde colidem com a alta atmosfera produzindo uma radiação intensa.

Os raios cósmicos de baixa energia não são detectados na Terra porque o vento solar impedem que eles entrem na heliosfera. Por isso as propriedades químicas e o fluxo desses raios cósmicos são poucos conhecidos apesar de haver vários indícios de que eles tem um papel importante na ionização e aquecimento de nuvens interestelares densas e possivelmente na formação de estrelas.

XMM-Newton

Usando o satélite europeu de raios-X XMM-Newton, pesquisadores do CNRS e CEA descobriram uma nova fonte de raios cósmicos na vizinha do aglomerado de Arches no centro da Via Láctea. Eles foram produzidos através da aceleração devido às ondas de choque geradas por milhares de estrelas jovens que possuem velocidades ao redor de 700.000 Km/h. A colisão dos raios cósmicos com o gás interestelar produzem raios-X típicos que foram detectados pelo XXM-Newton.

É a primeira vez que uma fonte de raios cósmicos de baixa energia é descoberto fora do sistema solar. Mostra que as ondas de choque de supernovas não são a única maneira de produzir a aceleração de núcleos atômicos na nossa galáxia. Isso indica que é possível identificar novas fontes de íons no meio interestelar e pode levar a uma melhor compreensão do papel dessa partículas na formação de estrelas.

O Prêmio Nobel de Física de 2012

David J. Wineland

Serge Haroche

O prêmio Nobel de física de 2012 foi concedido à Serge Haroche do Collége de France e David J. Wineland do NIST e da Universidade do Colorado em Boulder, pelo desenvolvimento de técnicas experimentais que permitiram a manipulação e medidas de sistemas quânticos individuais. Essencialmente eles provaram experimentalmente, que o princípio da superposição, um dos postulados básicos da mecânica quântica, é válido. Para isso prepararam sistemas quânticos numa superposição linear de estados e mostraram como é possível analisar tais estados experimentalmente. Wineland ficou famoso por suas técnicas de resfriamento de íons com o uso de laser para formar uma armadilha de quadrupolo, para a preparação de estados emaranhados. Haroche é conhecido por ser  capaz de colocar fótons em caixas com espelhos nos quais os fótons são refletidos bilhões de vezes antes de serem absorvidos e dessa forma medir o emaranhamento dos fótons com os átomos e a decoerência quântica. Esses são aspectos fundamentais da mecânica quântica que algum dia poderão ser aplicados na construção de um computador quântico. O Serge Haroche deu um colóquio muito bom sobre processos decoerência aqui no Instituto de Física da USP em 2011. Para assistir o vídeo clique aqui.

Muita gente estava pensando que o Nobel deste ano iria para a descoberta do Higgs. Acontece que a indicação para o prêmio Nobel sempre encerra-se no início do ano e em 2012 foi terminada em fevereiro, antes da descoberta. Mas para o próxima ano o Higgs é um concorrente muito forte.