Raios Cosmicos

Raios Cósmicos: mensageiros do nosso Universo Maria Luísa Arruda LIP – Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas [email_address]

Conteúdos ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt)

Há 400 anos: Galileu Galilei 21-11-2009 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Hoje: Astrofísica com 4 mensageiros ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) ,[object Object],[object Object],Mensageiros por excelência! Mas agora não os únicos...

Hoje: Astrofísica com 4 mensageiros ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) ,[object Object]

Hoje: Astrofísica com 4 mensageiros ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) ,[object Object],[Ainda não detectadas]

Há 100 anos... raios cósmicos? ,[object Object],[object Object],[object Object],80 m: fluxo/2 3.5 iões/cm 3 325 m: fluxo/15 => 0.4 iões/cm 3 esperados

1911-1913: Os voos de Hess 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) O austríaco Victor Hess decidiu medir a radiação fazendo 10 voos num balão de ar quente a altitudes de cerca de 5 km. ,[object Object],[object Object],[object Object],Conclusão: A radiação deve provir do exterior da Terra e não do seu interior!!

Câmara de nuvens – câmara de Wilson 21-11-2009 1927 – Wilson, juntamente com Compton, recebe o prémio Nobel pela invenção da câmara de nuvens . Dispositivo fechado contendo vapor de água ou álcool. Quando uma partícula carregada a atravessa ioniza a mistura. Os iões resultantes actuam como núcleos de condensação . Para o mesmo momento, partículas mais pesadas têm maior poder ionizante dando origem a traços mais densos. Um campo magnético pode ser aplicado. Uma partícula carregada na presença de um campo magnético B sente uma força F = q v x B ( F  v ) A partículas sofre uma deflecção no campo magnético O raio de curvatura da partícula:

[object Object],[object Object],21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) Revolução na física de partículas: Nos anos 1930-1950 não existiam aceleradores na Terra Os raios cósmicos eram a única fonte de partículas não existentes na matéria vulgar !

1932, descoberta do positrão (e + ) 21-11-2009 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

1937, descoberta do muão (  ) 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Anderson e Neddermeyer transportaram a câmara de nuvens para a montanha (Peak mountain)

1947, descoberta do pião (  ) 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) C. Powell Emulsão fotográfica Descoberto por C. Lattes, G. Occhialini e C. Powell em placas fotográficas expostas no Pic du Midi a 3000m de altitude (         e

1938, Pierre Auger descobre os chuveiros de partículas 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

[object Object],21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) Ainda hoje nas experiências de física de partículas... Reconstrucção de traços de muões cósmicos no TILECAL de ATLAS Reconstrucção de traços de muões no detector de traços de CMS

O que são então os raios cósmicos? ,[object Object],L. Arruda (luisa@lip.pt) Máxima energia detectada 3x10 20 eV!! [Neutrinos, raios gama] Os raios cósmicos também são partículas ! ... e chegam-nos do cosmos Protões ~95% Hélios ~4% Núcleos mais pesados ~1% electrões <1% positrões 0.1% antiprotões 0.01%

Raios cósmicos secundários 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) Os raios cósmicos são partículas que nos chegam do cosmos ... e interagem na atmosfera ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Composição nuclear dos RC na Galáxia e Sistema Solar 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Espectro dos raios cósmicos: uma das 7 maravilhas do mundo físico! 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) Fluxo de raios cósmicos versus Energia Fluxo = Número /Tempo/Área/ângulo sólido

Espectro dos raios cósmicos: uma das 7 maravilhas do mundo físico! 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) ,[object Object],Fluxo de raios cósmicos versus Energia Fluxo = Número /Tempo/Área/ângulo sólido 10 9 eV 10 21 eV

Espectro dos raios cósmicos: uma das 7 maravilhas do mundo físico! 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Fluxo de raios cósmicos versus Energia Fluxo = Número /Tempo/Área/ângulo sólido 10 9 eV 10 21 eV 10 4 partículas/m 2 /s 1 partícula/km 2 /século

21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) Uma visão antropomórfica do mesmo espectro

[object Object],Origem dos Raios cósmicos Acima do ankle R>R galáxia RC escapam para o halo galáctico Origem galáctica Origem extragaláctica  ~2.7  ~3.0  ~2.8 0.3kpc

Raios Cósmicos Galácticos 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) ,[object Object],[object Object],Supernova 1987A Nebulosa do Caranguejo

21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) Raios Cósmicos Extragalácticos ,[object Object],[object Object]

Propagação de RC ,[object Object],[object Object],21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt)

Detecção de raios cósmicos ,[object Object],21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt)

Observando o Céu das Altas Energias… He

AMS na Estação Espacial Internacional 2010 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) AMS ( A lpha M agnetic S pectrometer) é uma experiência que resulta de uma larga colaboração internacional e visa a detecção de raios cósmicos primários no espaço. AMS

Objectivos da experiência AMS 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

AMS 01 a bordo do vaivém espacial, 1998 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) ,[object Object],[object Object],[object Object]

Detecção raios cósmicos >10 15 eV 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Cascata Atmosférica 21-11-2009 O raio cósmico de alta energia colide com um núcleo da atmosfera (N, O, Ar), produzindo maioritariamente piões (  ) e kaões (K). Os piões neutros (  0 ) decaem em dois fotões, produzindo a componente electromagnética da cascata. Estes por sua vez convertem-se em pares e + e - , que radiarão fotões de novo…

Detecção do chuveiro carregado 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Observatório Pierre Auger ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Malargüe, Argentina

Grupo Português em Auger 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt)

Telescópios de Čerenkov (IACTs) 21-11-2009 MAGIC HESS

Telescópio GAW 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt)

Grupo Português em GAW 21-11-2009 L. Arruda (luisa@lip.pt)

Conclusões ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

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