Raios Cósmicos

O que são Raios Cósmicos?
Quando o assunto é Física, as perguntas que surgem com mais freqüência são: Para que serve? De onde vem? Qual fórmula eu uso?

Raios Cósmicos são radiações naturais cujo poder de penetração é muito superior ao de qualquer outra radiação conhecida.

Vamos entender primeiro o que são radiações naturais. Damos o nome de radiação a propriedade que certos corpos têm de emitir energia em forma de ondas ou partículas. O Sol, por exemplo, é um emissor de radiação natural, pois irradia luz e calor para todo o nosso sistema. Os núcleos dos átomos de elementos radioativos, por sua vez, emitem partículas de alta energia e ondas eletromagnéticas. Podemos também produzir radiações (radiação artificial) como no caso das ondas de rádio e de microondas.

Portanto, os Raios Cósmicos são um tipo destas radiações, que como o próprio nome diz, tem origem no Cosmos (Sol, estrelas, galáxias…).

Se você procurou ler no glossário o que é poder de penetração, pode entender que é uma característica das partículas de alta energia em interagir com a matéria. O que isto significa? Bom, para você ter idéia, a todo momento somos bombardeados por raios de energia. Ondas de rádio, microondas, raios infravermelhos, raios de luz, raios ultravioleta, raios X e raios gama. Estes raios podem interagir com a matéria de várias formas. Uma delas é penetrando-a. Isso, de certa forma, pode ser bom ou ruim. Sabemos que a radiação ultravioleta que o Sol produz é (em exposição contínua) prejudicial à nossa pele e olhos. Por isso, usamos bloqueadores desta radiação (protetores solar e lentes apropriadas). Já os raios X atravessam a nossa pele e são barrados por nossos ossos. Com isto, podemos revelar em uma chapa fotográfica a situação em que nos encontramos por dentro. Na dose certa, são inofensivos.

Os Raios Cósmicos possuem um alto poder de penetração. A radiação mais penetrante conhecida até 1910 era a dos raios gama, que chegavam a atravessar espessuras de até 5 cm de chumbo. Quando descoberto, os Raios Cósmicos puderam atravessar com facilidade 10 cm de chumbo (e ainda sobrava energia!).

Mas não fique assustado, pois esta radiação não vai estragar a sua viagem de férias! A taxa de incidência de Raios Cósmicos (com tamanha energia) na superfície terrestre é muito pequena, pois esta vai perdendo energia nas inúmeras colisões com outras partículas ao entrar na nossa atmosfera. E também pelo fato dos Raios Cósmicos serem constituídos de partículas carregadas, graças ao campo magnético terrestre estes têm maiores chances de serem desviados e detectados nos pólos.

Acho que só falta responder para que servem.
Até cerca de 1946, os maiores cientistas só faziam experiências de Física Nuclear utilizando o chamado acelerador de partículas. Este equipamento nada mais é que uma máquina que acelera partículas a altas velocidades, utilizando para isto, campos elétricos e magnéticos. Quando os feixes atingem velocidade suficiente, são direcionados para colidir com outras partículas, chamadas alvo. Estas trombadas produzem novas partículas e as trajetórias das mesmas pode ser registradas por um detector. Agora imaginem o trabalho que se tem para construir uma máquina destas! Isso nos leva a crer que devido a complexidade, este tipo de equipamento deve ter suas limitações. E tem! Para mais partículas serem descobertas, precisávamos de cada vez mais energia e por isso, grandes cientistas (um deles é o físico brasileiro César Latttes que teve muita importância no descobrimento dos mésons. Leia a biografia deste cientista aqui mesmo!), utilizaram-se da alta energia dos Raios Cósmicos. O estudo destas novas partículas revolucionou (e ainda traz grandes surpresas) ao mundo da Física. A maior delas foi a evidência de uma quarta força até então desconhecida (faço lembrar que as três anteriores eram a força gravitacional – que atua sobre os planetas e as estrelas, força eletromagnética – que atua sobre a carga elétrica de partículas como próton e o elétron e a força nuclear “fraca” – responsável pela desintegração nuclear): a força nuclear “forte” – que tem como função unir prótons e nêutrons dentro do núcleo.

Origem dos raios cósmicos
Na tentativa de explicar a origem dos Raios Cósmicos, deve-se levar em consideração a grande energia que estes possuem (109 – 1020e.V.).

Fermi baseou-se na eletrodinâmica para tentar explicar como os íons ganham tal energia. Já se sabia que a galáxia contém campos magnéticos não-homogêneos, que podem ser devidos ao movimento turbulento de nuvens ionizadas e difusas, assim como a rotação da galáxia. Tais campos, segundo Fermi (1949), podem acelerar os íons que se encontram com energia acima de um certo limiar de injeção (109e.V.) ganhando energia por colisões contra as irregularidades em movimento de campo magnético interestelar. A velocidade do ganho é muito lenta, mas parece que é capaz de acumular a energia ao valor observado (até 1018e.V.).

Entretanto Fermi avaliou que esta captura de prótons , por deflexão magnética é inefectiva para energias mais altas que 1018e.V., pois tais prótons são dificilmente defletidos. Portanto admite-se que os Raios Cósmicos raros, descobertos por Rossi, com energias de até 1020 e.V., que percorrem trajetórias aproximadamente retas, são mensageiros do espaço extragalático.

Glossário
Definição de Raios Cósmicos
Raios Cósmicos são radiações naturais cujo poder de penetração é muito superior ao de qualquer outra radiação conhecida. Seu estudo é de grande interesse por duas razões:

* Como os Raios Cósmicos são fundamentalmente constituídos por partículas e quanta, dotados de energia muito elevadas, provocam processos que não se conheceriam de outro modo e que conduzem à descoberta de outras partículas.

* Os Raios Cósmicos proporcionam informações sobre processos ocorridos no Cosmos e que são somente acessíveis à especulação.

Poder de penetração
Propriedades que partículas de alta energia possuem de interagir com a matéria.

Autores:
Renato Casemiro, Anderson Pifer e Júlio César Bezerra Lucas