Traduzido da Symmetry Dimension of particle physics

O olho humano é um resultado surpreendente da evolução, mas tem suas limitações. O que podemos ver diz apenas um pedaço de toda a história. Muitas vezes, é o que está no interior que conta.Para ver um fêmur quebrado, passamos raios-X através de uma perna e criamos uma imagem em uma película de metal. Os arqueólogos podem usar uma técnica semelhante para procurar cidades antigas enterradas em encostas. Em vez de usar raios-X, eles usam múons, partículas que estão constantemente chovendo sobre nós da atmosfera superior.

Os múons são primos pesados do elétron e são produzidos quando um único átomo de meteorito, chamados de raios cósmicos, colide com a atmosfera da Terra. Os estudantes de física da Texas Tech University, liderados pelos professores Nural Akchurin e Shuichi Kunori, estão atualmente desenvolvendo detectores que atuarão como um filme de raios-X e registrarão os padrões deixados por múons enquanto passam por encostas na Turquia. Arqueólogos usarão esses detectores para mapear a estrutura interna dos morros e procurar lugares promissores para escavar para sítios arqueológicos enterrados. Como os raios-X, os múons são facilmente absorvidos por materiais densos e densos, mas podem atravessar materiais mais leves.

Sendo assim, eles são barrados pelas rochas, mas movem-se facilmente através do ar em uma caverna enterrada. O detector em desenvolvimento no Texas Tech irá medir a quantidade de raios cósmicos múons que torná-lo através do morro. Um excesso inesperado poderia significar que há uma estrutura subterrânea oca facilitando a passagem do múons. “Estamos procurando um vazio, ou uma tumba, para que os arqueólogos possam investigar para saber mais sobre a história das pessoas que foram enterradas lá”, diz Hunter Cymes, um dos alunos que trabalham no projeto.

A técnica de usar múons cósmicos para sondar estruturas subterrâneas foi desenvolvida há quase meio século. Luis Alvarez, Prêmio Nobel de Física, usou pela primeira vez esta técnica para olhar dentro da Segunda Pirâmide de Chefrén, uma das três grandes pirâmides do Egito. Desde então, tem sido utilizado para muitas aplicações diferentes, incluindo a procura de cavidades ocultas em outras pirâmides e estimar o conteúdo de lava dos vulcões. De acordo com Jason Peirce, outro estudante de graduação trabalhando neste projeto, as aplicações anteriores tinham resoluções de cerca de 10 metros. “Estamos tentando fazer isso menor, em algum lugar na faixa de 2 a 5 metros, para encontrar uma sala menor do que o que foi feito anteriormente.”

Eles esperam conseguir isso usando uma série de cintiladores, um tipo de plástico que pode ser usado para detectar partículas. “Quando um múon passa por ele, ele absorve parte dessa energia e cria luz”, diz o estudante Hunter Cymes. Essa luz pode então ser detectada e medida e os dados armazenados para análise posterior. Infelizmente, múons com energia suficiente para viajar através de uma colina e chegar ao detector são relativamente raros, o que significa que os alunos terão de desenvolver detectores robustos que podem coletar dados durante um longo período de tempo.

Assim como é difícil de ver em pouca luz, é difícil reconstruir a estrutura interna de uma colina com poucos múons. Aashish Gupta, outro graduando que trabalha neste projeto, está atualmente desenvolvendo uma simulação de múons de raios cósmicos, a colina e o protótipo do detector. O grupo espera usar a simulação para guiar o projeto de design, de forma a prever o quão bem diferentes projetos vão funcionar e quantos dados que eles precisam tomar.

Como Peirce descreve, eles estão “obtendo algumas experiências reais, mas também temos mente que precisamos ter mais resultados da simulação para montar o projeto final.”. Eles esperam terminar a construção do protótipo de detector dentro dos próximos meses e estão otimistas sobre ter um projeto final no próximo outono.

Agradeço a ajuda e revisão do amigo Diógenes Henrique.

Referências:

Site da Symmetry Magazine “Archaeology meets particle physics” <http://www.symmetrymagazine.org/article/archaeology-meets-particle-physics>. Acesso em 08/05/2017