Caçadores do invisível

Boliche de 10 bilhões de partículas

Um raio cósmico entra na atmosfera e vai derrubando pedaços de átomos do ar, feito pinos atingidos por uma bolada.

Nenhum detector capta um zévatron diretamente porque ele não chega ao solo. Os cientistas sabem que topam com um raio desses quando a chuveirada é muito intensa – um dilúvio de 10 bilhões de elétrons, múons e neutrinos numa área de 10 quilômetros quadrados.

Em 1938, o físico francês Pierre Auger, usando um contador Geiger, próprio para medir radiação, identifica uma chuveirada de partículas. Conclui que ela é o rastro deixado pelo choque de raios cósmicos com átomos do ar.

Pico do Meio-Dia 2 872 metros

Em 1962, o americano John Linsley capta no Novo México a primeira bagunça na atmosfera causada por um zévatron, o mais violento e misterioso raio cósmico.

Everest 8 848 metros

Em 1914, o físico alemão Werner Kolhörster coloca balões a 9 000 metros e percebe que a quantidade de raios cresce à medida que a altura aumenta.

Em 1910, o padre jesuíta Theodor Wulf instala um detector rudimentar no alto da Torre Eiffel e acha mais radiação do que esperava. Mas ele não sabe de onde vem tanta energia.

Em 1991, o detector de Utah flagra as marcas do raio mais poderoso jamais visto. Até hoje só se acharam oito zévatrons com tanta energia.

Hoje, balões levam detectores automáticos a 30 000 metros de altura.

Monte Branco 4 807 metros

Em 1912, o austríaco Victor Hess leva detectores a 5 000 metros de altura, num balão, e descobre que a estranha radiação vem do espaço. Ganha o Prêmio Nobel de 1936 pela descoberta dos raios cósmicos.

Hoje, o único detector especialmente desenhado para identificar raios ultra-energéticos é o Agasa, perto de Tóquio. Ele será desligado no ano 2000.

Em 2001, os detectores Pierre Auger já estarão funcionando. Os de Las Leñas começam a ser montados ainda este ano (veja mais na página 78).

1. Um núcleo de átomo ou um próton viaja pelo espaço a uma velocidade próxima à da luz no vácuo (300 000 quilômetros por segundo).

2. Ao chegar à atmosfera, a viajante sideral colide com os átomos do ar e os quebra. Parte da energia liberada nessa trombada vira luz – visível e invisível, como raios gama. Outro tanto sai como matéria – elétrons e mais fragmentos de nomes estranhos, como múons, píons e neutrinos.

3. Esses fragmentos chocam-se por sua vez com novos átomos. A cada impacto são arrancados mais pedaços e é criada mais luz.

4. Quando chegam a pouco mais de 1,5 quilômetro do chão, as sucatas subatômicas mexem com os elétrons dos átomos do ar. O que gera luz ultravioleta. O brilho dessa luz pode ser captado por aparelhos científicos. É aqui que entram os detectores de zévatrons. Eles não capturam o zévatron diretamente, mas os efeitos que ele provoca na atmosfera.

Cinco tentativas de explicação

Os cientistas ainda procuram a origem dos viajantes siderais ultra-energéticos, os zévatrons. Veja algumas suspeitas.

1. Buraco negro

Tudo bem, ele é um corpo com uma tremenda força de gravidade, que devora tudo o que passa por perto, até a luz. Mas um pouquinho escapa e é cuspido para fora, na velocidade da luz. Esses jatos criam ondas de choque no espaço, mais ou menos como uma bala de canhão empurra o ar à sua volta. Os buracos negros poderiam ser a fonte da altíssima energia dos zévatrons, diz a primeira hipótese.

2. Estrelas de nêutrons

São muito densas e giram em torno de si mesmas cerca de 1 000 vezes por segundo. Por isso, geram um campo magnético monstruoso. Toda vez que um corpo cai nessa teia, recebe uma empurrão violento, o que o faz viajar com alta velocidade. Esse processo pode se repetir muitas e muitas vezes. Aí estaria o acelerador de zévatrons.

3. Explosões de raios gama

Acontecem fora da Galáxia e ninguém sabe o que os provoca. Basta um estouro desses para gerar a mesma energia produzida pelo Sol ao longo de 10 bilhões de anos. As ondas de choque produzidas por essas explosões forneceriam energia suficiente para fazer das partículas interestelares os poderosos zévatrons.

4. O inchaço do Universo

Desde o Big Bang, a explosão que fez nascer o Universo há 15 bilhões de anos, o Cosmo está se inflando como se fosse um bexiga. Nesse empurra-empurra, as galáxias, com bilhões de estrelas, “esbarram” umas nas outras. A quarta hipótese diz que a energia dos zévatrons seria gerada pelos campos elétricos criados nesse acotovelamento galáctico.

5. No início dos tempos

Nem tudo foi perfeito no Big Bang. Sobraram pequenos defeitos. Seriam como diminutas caixinhas que ainda guardassem a quantidade brutal de energia que o Universo tinha durante a grande explosão. Por um motivo desconhecido, essas bolhas remanescentes dos primeiros instantes do Universo teriam se rompido, liberando matéria com energia alucinante.

Mais comuns e mais fracos

Os raios bem conhecidos vêm daqui mesmo, da Via Láctea.

Sopro do Sol

A cromosfera, próxima à superfície solar, é uma região com intensos campos magnéticos e onde ocorrem violentas explosões de energia. Essas descargas energéticas lançam partículas elétricas até a Terra. Elas constituem a maioria dos raios cósmicos.

Suspiro da estrela

Uma supernova – a explosão de uma estrela agonizante – gera violentos campos magnéticos. Uma partícula que passe perto desses ímãs naturais recebe milhões de empurrões e ganha velocidade para escapar do pingue-pongue. Mas chega à Terra com uma energia ainda 100 000 vezes mais fraca do que os zévatrons.

Percebendo o intruso pelo rastro

Os detectores do projeto Auger não capturam os raios que chegam do espaço, mas a bagunça subatômica que eles provocam na atmosfera.

No meio da rede de tanques serão instalados vários detectores do tipo olho-de-mosca. Um espelho de 2 metros de diâmetro desvia a luz fluorescente criada pelo choque dos raios cósmicos com as moléculas de nitrogênio da atmosfera, que é detectada por uma câmera.

Esta antena mantém os 1 600 detectores da rede em comunicação.

A posição exata da entrada da partícula atômica que cai no tanque é dada por esta antena. Ela usa o sistema de posicionamento global (GPS). Como as partículas praticamente não se desviam durante a queda pela atmosfera, fica fácil saber de que direção do Cosmo elas vieram.

O Pierre Auger de Las Leñas cobrirá uma área de cerca de 3 000 quilômetros quadrados. Os tanques serão dispostos num losango cuja diagonal maior mede 60 quilômetros.

Cada detector funciona com uma bateria alimentada por um painel solar.

As paredes do tanque são feitas de um tipo de plástico molenga, como aquele das piscinas portáteis, que deixam as partículas passar sem nenhuma resistência.

Os tanques ficarão afastados 1,5 quilômetro um do outro.

O brilho do rastro de luz deixado pelas partículas dentro do tanque (veja no detalhe acima) é amplificado por um fotomultiplicador.

No fundo do tanque ficam os detectores de luz (veja no detalhe acima).

Cada tanque, de 1,20 metro de altura por 3,60 metros de diâmetro, é cheio de água esterilizada e lacrado. Qualquer bactéria pode interferir nos resultados da pesquisa.

Quando um elétron ou outra lasca dos átomos da atmosfera cai no tanque, sua velocidade é ligeiramente maior que a da luz dentro da água, que é de 225 000 quilômetros por segundo, mais ou menos.

Ao mergulhar na água, o elétron emite uma luz azul, que é captada pelos detectores no fundo do tanque. É o chamado efeito Cerenkov. A quantidade desses mergulhos subatômicos indica o nível de energia do raio cósmico.