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Raios cósmicos de energia ultra-alta: quão incrivelmente energéticos eles são?
Os raios cósmicos, ou partículas celestes, são partículas ou grupos de partículas de alta energia que viajam pelo espaço quase à velocidade da luz. Eles existem principalmente na forma de prótons ou núcleos atômicos. Suas fontes incluem o Sol, regiões além da nossa Via Láctea e galáxias distantes. Quando estes raios cósmicos encontram a atmosfera da Terra, uma série de partículas secundárias são produzidas. Algumas atingem a superfície, mas a maioria é refletida de volta ao espaço pela magnetosfera da Terra.
A descoberta dos raios cósmicos remonta a 1912. Victor Hess descobriu este fenómeno numa experiência com um balão e ganhou o Prémio Nobel da Física em 1936.
Nos últimos anos, os avanços na tecnologia, especialmente desde o lançamento dos primeiros satélites artificiais no final da década de 1950, tornaram viáveis medições diretas de raios cósmicos. Quando partículas de alta energia do universo atingem a atmosfera da Terra, elas desencadeiam uma série de reações e produzem um grande número de partículas secundárias, incluindo mícrons e mésons. A exploração destas partículas é de grande importância para os desenvolvimentos atuais na astrofísica.
A fonte de energia dos raios cósmicos
A energia dos raios cósmicos tem atraído ampla atenção na comunidade científica, especialmente devido ao seu impacto na microeletrônica e aos potenciais danos ao ambiente vivo. Em particular, a energia desses raios cósmicos de ultra-alta energia pode atingir 3 × 10^20 eV, o que é consistente com a energia projetada de partículas aceleradas pelo Grande Colisor de Hádrons (14 TeV, ou 1,4 × 10 ^ 13 eV), que é quase 21 milhões de vezes maior.
Os raios cósmicos de energia ultra-alta conhecidos, de maior energia, como os eventos chamados partículas OMG, têm energia equivalente à energia cinética de uma bola de beisebol viajando a 90 quilômetros por hora (56 mph).
Esses raios cósmicos vêm de várias fontes, e os cientistas acreditam que as explosões de supernovas podem ser uma importante fonte de raios cósmicos. Além disso, partículas de alta energia provenientes de núcleos galácticos ativos também são fontes potenciais de raios cósmicos.
A composição dos raios cósmicos
Dos principais raios cósmicos, cerca de 99% são núcleos com a camada de elétrons removida e cerca de 1% são elétrons independentes. Destes, cerca de 90% são prótons, 9% são núcleos de hélio (também chamados de partículas alfa) e o 1% restante são núcleos de elementos mais pesados, chamados íons HZE. Esta proporção varia com a faixa de energia dos raios cósmicos, com uma proporção muito pequena de partículas estáveis de antimatéria, como pósitrons ou antiprótons.
A história e o processo de descoberta dos raios cósmicos
Depois que Henri Becquerel descobriu a radioatividade em 1896, acreditava-se geralmente que a ionização na atmosfera vinha apenas da radiação radioativa de elementos terrestres. No entanto, em 1909, as experiências de Theodore Wolfe utilizando balões de alta altitude mostraram que a intensidade da radiação na verdade aumenta com o aumento da altitude, uma descoberta que eventualmente levou ao estudo aprofundado dos raios cósmicos.
Em 1912, a experiência do balão de Hess confirmou que a radiação de alta energia não vem apenas do Sol, mas também do espaço. Esta descoberta mudou a nossa compreensão dos raios cósmicos.
Tipos de raios cósmicos
Os raios cósmicos podem ser divididos em dois tipos principais: raios cósmicos galácticos (partículas de alta energia originadas na Via Láctea) e raios cósmicos extragalácticos (emanados de fora da Via Láctea). De ambos os tipos, as partículas de alta energia causadas pelo Sol também são consideradas uma fonte importante, mas a maioria das referências aos raios cósmicos referem-se a fluxos provenientes de fora do sistema solar.
Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, nossa pesquisa sobre raios cósmicos continua. Especialmente na exploração de raios cósmicos de ultra-alta energia, espera-se que vários experimentos revelem mais mistérios sobre o universo.
Neste processo de exploração do desconhecido, questões sobre a origem e a energia dos raios cósmicos ainda despertam a nossa curiosidade, o que levanta uma questão que vale a pena pensar: Seremos capazes de revelar os segredos mais profundos dos raios cósmicos no futuro
