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Astrofísica de partículas é um campo interdisciplinar que contempla temas comuns à astrofísica e à física de partículas, sendo o estudo da radiação cósmica que atinge a Terra e outros corpos celestes, com o intuito de desvendar os mecanismos astrofísicos operando em objetos altamente energéticos no Universo.^[1]^[2]

Histórico

Até o final do século XIX, a única fonte de informação usada para o desenvolvimento da astrofísica era a luz proveniente das estrelas e de outros objetos celestes. No início do século XX, porém, esse panorama começou a mudar.

Em 1910, Theodor Wulf mediu a ionização da atmosfera na superfície da Terra, aos pés da Torre Eiffel, e a uma altitude de 324 m acima do solo, no topo da torre. Esses resultados mostraram que a ionização medida no topo da torre não poderia ser atribuída fontes radioativas no solo. Dois anos depois, Victor Franz Hess mediu a ionização atmosférica a bordo de um balão que subiu a uma altitude de 5 km. Em 1914 esse mesmo experimento foi realizado por Werner Kolhörster, que chegou a 9 km acima da superfície terrestre. Esses experimentos mostraram que a ionização ambiente decresce à medida em que a altitude aumenta até chegar a 1,5 km acima do nível do mar. Acima dessa altitude, no entanto, a ionização passa a crescer à medida em que a altitude aumenta, o que demonstra de modo inequívoco que essa ionização é devida a fontes localizadas no espaço. Essa radiação - mais tarde denominada radiação cósmica por Robert Andrews Millikan - foi interpretada como sendo constituída por raios gama de energia bem maior do que a energia da radiação proveniente do decaimento radioativo de minerais existentes na crosta terrestre.

A radiação gama é constituída por fótons, que são partículas elementares cuja carga elétrica e massa são iguais a zero. As primeiras evidências de que os raios cósmicos eram constituídos por partículas com massa e carga elétrica diferentes de zero vieram dos experimentos realizados em 1929 por Werner Kolhörster e Walther Bothe.^[3]

Áreas de pesquisa

Área de interesse da astrofísica de partículas: ^[4]

astrofísica e física de raios cósmicos de alta energia;
cosmologia de partículas;
temas correlatos: supernovas, núcleos ativos de galáxias, abundâncias cósmicas, matéria escura;
astronomia de raios gama;
astronomia de neutrinos
instrumentação e desenvolvimento de sensores.

Instalações experimentais

Instalações, experimentos e laboratórios envolvidos na Astrofísica de partículas incluem:

IceCube (Antártica). O maior detector de partículas do mundo, concluído em 2010. Seu objetivo é detectar neutrinos de alta energia, identificar a matéria escura, investigar explosões de supernovas e detectar partículas exóticas.
ANTARES (Toulon, França). Um detector de neutrinos de 2,5 km sob o mar Mediterrâneo ao largo da costa de Toulon, na França. Projetado para localizar e observar fluxos de neutrino na direção do hemisfério sul.
Observatório Pierre Auger (Malargüe, Argentina). Detecta e investiga os raios cósmicos de alta energia utilizando duas técnicas. A primeira consiste em investigar as interações das partículas que formam os raios cósmicos com a água colocadas em tanques, a partir da qual espera-se que seja produzida a luz de Cherenkov, que pode ser detectada por fotomultiplicadoras. A segunda técnica consiste em observar a luz ultravioleta emitida na alta atmosfera da Terra.^[5]
Telescópio Solar dos Axião do CERN (CAST) (CERN, Suíça). Procura áxions originários do Sol.
Projeto NESTOR (Pylos, Grécia). Implantação de um telescópio de neutrinos no fundo do mar ao largo de Pilos, na Grécia.
Laboratori Nazionali del Gran Sasso (L'Aquila, Itália). Laborátório de física de partículas, engajado na pesquisa dos neutrinos.
Observatório de Neutrinos de Sudbury (Sudbury, Canadá). Telescópio de neutrinos.

Ver também

Referências

↑ «Astrofísica de Partículas». IFSC - USP. Consultado em 26 de maio de 2018
↑ Alessandro De Angelis; Mario Pimenta (2018). Introduction to particle and astroparticle physics (multimessenger astronomy and its particle physics foundations) (em inglês) 2 ed. Heidelberg: Springer Nature. ISBN 978-3-319-78181-5
↑ Longair, Malcom (1992). High Energy Astrophysics (em inglês). 1 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press. p. 7-13. ISBN 0-521-38773-6
↑ Astroparticle Physics (em inglês)
↑ A New Astrophysics Facility Rises from the Pampa (em inglês)