Cientistas do Askaryan Radio Array (ARA) registraram 13 sinais de rádio a uma profundidade de 200 metros no gelo da Antártida, que foram associados a raios cósmicos de alta energia, ao invés de neutrinos. Essa descoberta, obtida com uma das cinco estações subterrâneas do experimento, resultou de 208 dias de observações em 2019 e foi divulgada na revista Physical Review Letters.
Resultados da pesquisa
A equipe do ARA identificou um total de 13 eventos de ondas de rádio, que os autores do estudo acreditam ser provenientes de raios cósmicos com altíssimo nível energético. Para essa análise, foram empregadas novas técnicas de simulação que permitiram distinguir os sinais relevantes do ruído ambiente, alcançando um nível de confiança de 5,1 sigma — padrão utilizado na física para validar descobertas científicas.
Fundamentação teórica: efeito Askaryan
O fenômeno observado está relacionado ao efeito previsto por Gurgen Askaryan em 1962. Quando uma partícula de alta energia colide com um material denso como gelo ou rocha, provoca uma cascata de partículas secundárias, resultando em um excesso de elétrons e gerando um pulso de radiação em radiofrequência. Embora esse efeito já tenha sido identificado em aceleradores de partículas na década de 2000 e em chuvas atmosféricas, faltava uma confirmação direta no gelo.
Importância da descoberta
A identificação desses sinais reforça a ideia de que as cascatas geradas por raios cósmicos podem produzir ondas de rádio no gelo, o que valida essa metodologia para futuras investigações. Diferentemente da radiação Cherenkov — tradicionalmente usada para detectar neutrinos e que gera lampejos azuis quando partículas ultrapassam a velocidade da luz nesse meio (aproximadamente 225 mil km/s) — as ondas de rádio são menos atenuadas ao se propagarem por longas distâncias no gelo. Isso possibilita o monitoramento de áreas muito maiores utilizando menos equipamentos, oferecendo a chance de detectar neutrinos com energias extremamente altas que seriam desafiadores para detectores Cherenkov convencionais, que exigiriam volumes na ordem dos centenas de quilômetros cúbicos.
Diferenciação entre raios cósmicos e neutrinos
Apesar da semelhança entre o pulso gerado por raios cósmicos e aquele produzido por neutrinos, existe uma diferença crucial: os raios cósmicos — como prótons ou núcleos atômicos — tendem a interagir nas camadas superiores do gelo e não penetrar profundamente, enquanto os neutrinos têm a capacidade de atravessar grandes profundidades antes da interação. Philipp Windischhofer, da Universidade de Chicago e membro da equipe investigativa, mencionou que havia a suposição de que alguns dos eventos detectados poderiam ser resultado do impacto dos raios cósmicos na camada superior do gelo. As novas simulações foram fundamentais para separar esses sinais do ruído ambiente e confirmar que os 13 eventos analisados realmente se originaram em raios cósmicos.
Imagem: Divulgação
Com a validação do efeito Askaryan sob o gelo antártico, os pesquisadores planejam explorar profundidades ainda maiores onde a ocorrência de sinais provocados por raios cósmicos seria improvável, visando a detecção de neutrinos com energias ainda mais elevadas. Se essa abordagem se mostrar eficaz, poderá marcar a primeira detecção direta de neutrinos através das ondas de rádio e abrir novas oportunidades para estudar fontes extremas no universo, como núcleos ativos das galáxias e explosões gamma. O ambiente gelado da Antártida continua sendo um laboratório natural inestimável para esse tipo de pesquisa.
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Gudyê GR6 é editor-chefe e especialista em tendências musicais e entretenimento na GR6, a maior produtora de funk do Brasil. Com anos de experiência no mercado fonográfico, Gudyê lidera a equipe trazendo as últimas novidades sobre música e cultura urbana. Autor do Post: Gudyê GR6
