Detector russo permitirá saber como nascem raios cósmicos

© Sputnik / Yevgeny BiyatovPesquisador em um dos laboratórios da renomada Universidade Nacional de Pesquisa Nuclear (MEPhI), em Moscou
Pesquisador em um dos laboratórios da renomada Universidade Nacional de Pesquisa Nuclear (MEPhI), em Moscou - Sputnik Brasil
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Os cientistas da Universidade Nacional de Pesquisa Nuclear MEPhI estão criando um detector inédito para o Grande Colisor de Hadrons (LHC). Os autores do trabalho afirmam que o novo dispositivo permitirá estudar pela primeira vez partículas cuja formação permanece um mistério para a física experimental.

Uma das principais tarefas atuais da física experimental é o estudo de hádrons, partículas de interação forte obtidas por meio de colisão de prótons. Após a colisão, os hádrons movem-se em pequenos ângulos na direção dos prótons, o que dificulta seu estudo, afirmam os cientistas. Hoje ainda não existem detectores capazes de distinguir vários tipos de partículas com trajetórias semelhantes.

Para se obter informações sobre o tipo destas partículas, os cientistas colocam no seu caminho dispositivos especiais, chamados de radiadores. Na zona do radiador, surge a chamada irradiação transitória, um efeito eletromagnético produzido pela transição de uma partícula carregada de um ambiente para outro. Os cientistas explicam que sua análise é essencial para a identificação e o estudo de hádrons de tipos diferentes.

Os cientistas da MEPhI foram os primeiros no mundo a encontrar uma série de soluções teóricas e de engenharia que permitem criar um detector de irradiação transitória com base em semicondutores de granulação alta. A parte experimental da pesquisa foi realizada no detector SPS do Grande Colisor de Hádrons.

"Uma zona de vários graus na direção dos prótons em colisão, na qual seria possível acompanhar a formação de diferentes tipos de hádrons, ainda permanece uma ‘zona morta’ para pesquisas feitas no LHC. O trabalho nesta área permitirá compreender mais profundamente a estrutura do próton, estudando as partículas dentro dele e sua interação. Além disso, é só através da resolução deste problema que será possível solucionar o paradoxo da física das partículas cósmicas, que ainda não tem uma explicação adequada: a alteração do espectro das partículas expostas a altas energias até 10^17 eV", conta o pesquisador sênior do Departamento de Física de Partículas Elementares da MEPhI Pyotr Teterin.

Os especialistas da MEPhI foram os primeiros a estudar a distribuição espectral e angular da irradiação transitória, bem como as expressões analíticas para suas distribuições angulares. Isso permite criar detectores de novo tipo para identificar as partículas, comenta o serviço de imprensa da universidade.

"Fizemos um grande trabalho nos campos experimental e teórico buscando novos efeitos e métodos. Provámos, com base nos cálculos de modelos realistas de detectores de irradiação de transição, que é possível determinar espectros dos hádrons com uma exatidão percentual: trata-se de um avanço que deve desempenhar um papel central nos experimentos planejados no LHC", diz Pyotr Teterin.

Os cientistas dizem ter descoberto que a interferência em radiadores multicamadas muda o ângulo principal sob o qual a irradiação de transição é formada, e a dependência deste ângulo da massa das partículas pode ser muito diferente do que prevê a lei geral.

Além disso, os cientistas da MEPhI desenvolveram, no âmbito da pesquisa, novos radiadores e protótipos de detectores de vários tipos, inclusive detectores baseados em semicondutores de alta definição.

Os cientistas tencionam criar, junto com o Instituto Unido de Pesquisa Nuclear em Dubna (Rússia) e com MediPix (um dos projetos do CERN), um detector de irradiação de transição de alto desempenho capaz de monitorar com precisão partículas na área da física de altas energias e raios cósmicos.

O trabalho é patrocinado pela Fundação Russa da Ciência, projeto n.º 16-12-10277.

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