Rayos Cosmicos de energía extrema

"Hace más de 100 años que sabemos que la tierra está siendo continuamente bombardeado

por partículas que nos llegan del cosmos. Estas particulas tienen energias, cantidades y origenes muy diversos, y hay aun muchas preguntas a su respecto por responder. En este estudio nos dedicamos a los rayos cosmicos de energía extrema - las partículas mas raras y mas energeticas que nos llegan del universo.

Cuando estas partículas chocan con la atmosfera, producen una cascada o lluvia de milliones de partículas, tantas mas cuanto elevada sea la enregía de la partícula inicial.

El Observatório Pierre Auger detecta estas cascadas de partículas con el objectivo de desvendar algunos de los mistérios relacionados con los rayos cosmicos de energia extrema.

> Que partículas son estas? >De donde vienen? >Donde son producidas y como son aceleradas hasta tener energías tan altas? El Observatorio Pierre Auger ha decidido hacer publicos 1% de los datos que registra desde 2004 a todos los que quieran aprender mas sobre los rayos cosmicos de energía extrema. Eses datos estan disponibles en la pagina del Public Event Explorer, que se actualiza diariamente."

Retirado do Guia de Aluno (Raios Cósmicos de energia extrema) LIP

Chuveiros de Raios Cósmicos

Os raios cósmicos de energia extrema, são partículas muito energéticas que chegam até à Terra vindas do espaço. Quando atingem o topo da atmosfera terrestre vão interagir com as moléculas da atmosfera, produzindo chuveiros (ou cascatas) com milhões de partículas.

Para detetar os raios cósmicos existem detetores na superfície terrestre, tal como no Observatório Pierre Auger na Argentina, no entanto, só resta a possibilidade de observar as partículas depois de terem interagido com a atmosfera.
 

O facto de não se detetar a partícula inicial torna a medida das suas propriedades indireta.

 

Porém, os chuveiros ou cascatas representam, atualmente, a única forma de estudar os raios cósmicos de energia extrema.

 

 

Imagem retirada de http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S1806-11172007000400017&script=sci_arttext

Imagem retirada de http://revistapesquisa.fapesp.br/wp-content/uploads/2012/10/018-023_Raios-cosmicos_200-31.jpg

 

 

 

 

Poster Projeto Internacional

Professores e alunos envolvidos no Projeto Internacional

Os alunos desenvolvem no momento uma interpretação do espectro de energia dos raios cósmicos através da resolução das questões propostas no Guia do Aluno (Professores da esquerda para a direita: Alexandra Forte, António Pontes, Cristina Pinto).

Alunos da Escola Sec. de Sá da Bandeira - Portugal

Alunos da Escola Secundária de Sá da Bandeira do 12.ºano turma E que participam no projeto internacional, da esquerda para a direita, Pedro Noronha, Francisco Martins, Bernardo Sebastião, Marta Santana e Miguel Santos Silva.

Raios Cósmicos de Energia Extrema - Guia do aluno, questão 1.1

Questão 1.1

Ec => Energia cinética (J, ou eV);

 n => nº de mol (mol); 

m => massa da particula (g);

M => massa molar da partícula (g/mol);

M(prótão) = M(neutrão) = 1g/mol;

1J = 10^19 eV;

nº de avogadro = 6,022x10^23;

n = m/M;

Ec Raio Cósmico => 1J/Protão;

Ec Maçã => 10^19eV/(nºprotões + nºneutrões);

m(maçã)=100g

n=100/1 <=> n=100 mol

Utilizando o nº de avogadro:

1mol     - 6,022x10^23 particulas

100mol - x

x=100x6,022x(10^23) <=> x=6,022x10^25 particulas

Ec(maçã) = 10^19(eV)/6,022x10^25 <=> Ec = (1,66x10^-7) eV / particula

Resposta à questão: Existem aproximadamente 6,022x10^25 particulas na maçã em estudo. A Ec média por protão (ou por neutrão), é de 1,66x10^-7 eV /Protão, enquanto que no raio cósmico é de 1eV / Prótão.

Projeto Internacional "O Universo, um mundo por descobrir - raios cósmicos de energia extrema"

 O projeto internacional, "O universo, um mundo por descobrir - raios cósmicos de energia extrema" implementado neste ano letivo 2013/2014 na Escola Secundária de Sá da Bandeira (Santarém)  pretende promover a cultura científica e a educação para a ciência e tecnologia, através de uma intervenção colaborativa com outras escolas a nível internacional. Para além deste trabalho colaborativo, onde os profissionais da educação tomarão parte ativa, foi estabelecida uma parceria com uma instituição ligada à ciência e à tecnologia, o Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP) permitindo, assim, realizar um trabalho que permita aos alunos obter uma visão alargada e abrangente daquilo que se pretende.

 Existem outras parcerias a nível internacional, nomeadamente: O Instituto Manuel Cañadas de Granada, aliado a mais quatro Institutos da Junta de Andalucía da região de Granada em Espanha; Liceo n.º 1 Mario W. Long, Young, Rio Negro, Uruguai; e uma escola de Puebla, Escuela Secundaria CEM, no México. 

Existirá ainda um contacto direto com dados reais fornecidos pelo Observatório de Astronomia Pierre Auger, situado na Argentina.

Para além da vertente científica importa salientar a promoção da cidadania, pois está previsto um contacto direto com os alunos das escolas parceiras neste projeto, através das novas tecnologias e culminando num encontro presencial num dos países participantes (Espanha).

O tema escolhido pelos alunos de Física do 12.º ano (12.ºE) foi o dos raios cósmicos de energia extrema, os raios cósmicos são um assunto com grande capacidade de interessar e motivar, estabelecendo pontes entre a física de partículas e a astrofísica, sendo um percurso natural do infinitamente grande ao infinitamente pequeno.

Este projeto tem como dinamizadores os professores do Grupo 510 de Física e Química da Escola Sec. de Sá da Bandeira e uma professora do Grupo 500 de Matemática.