Raios Cósmicos com Energias Macroscópicas
Carlos O. Escobar

Instituto de Física Gleb Wataghin, Universidade Estadual de Campinas,

Campinas, SP
 

Imagine uma lâmpada de apenas 5 watt, ligeiramente azulada, a vinte quilômetros de distância, percorrendo o céu com a velocidade da luz numa noite sem Lua, tendo como fundo a miríade de estrelas da Via Láctea. Enxergar uma luz tão fraca como esta é um dos desafios que um grupo de centenas de cientistas de 18 países está enfrentando hoje na região semi-desértica da Pampa Amarela, na província de Mendoza ao sul da Argentina. A fraca luz é produzida por um fenômeno natural, ainda que raro, e ocorre sempre que raios cósmicos de altas energias colidem no topo da atmosfera provocando o chamado chuveiro atmosférico extenso, que consiste de bilhões de partículas secundárias, as quais, ao percorrerem a atmosfera, produzem essa fraca luminosidade. O que pretendem investigar esses cientistas usando essa técnica tão delicada e sensível? Qual seria o enigma científico que se revelaria de maneira tão sutil?

A comunidade internacional de raios cósmicos está hoje esperando ansiosamente que os primeiros dados do Observatório Pierre Auger ^[1] sejam divulgados e que com eles seja dado um passo decisivo para desvendarmos o mistério dos raios cósmicos com energias macroscópicas. Embora tenham sido descobertos na segunda década do século XX, os raios cósmicos continuam a desafiar a compreensão de físicos e astrofísicos. Muito aprendemos desde então, sabendo hoje que o Universo está coalhado de verdadeiros aceleradores cósmicos, que são capazes de acelerar prótons e núcleos atômicos até energias milhares de vezes superiores àquelas atingidas nos maiores aceleradores de partículas construídos pelo ser humano, tais como os hoje existentes no Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) nos EUA, e no CERN, laboratório europeu.

Esses prótons e núcleos adquirem essas energias através de múltiplas colisões com imensas nuvens magnéticas que podem ser criadas nas ondas de choque resultantes de grandes explosões de supernovas, as quais ocorrem, com uma freqüência bastante elevada, em uma galáxia comum como a nossa: cerca de uma explosão de supernova a cada 30 anos! Esses aceleradores cósmicos foram propostos por Enrico Fermi ^[2], em 1949, e acredita-se sejam eles responsáveis pela grande maioria dos raios cósmicos que incidem incessantemente sobre a Terra. O grande mistério é que, no afã de investigar o espectro de energia dos raios cósmicos, os cientistas não cessam de se surpreender com o fato de que a fronteira de altas energias está constantemente deslocando-se: nos anos 40, as energias observadas nos raios cósmicos atingiam valores até então inacessíveis aos aceleradores terrestres. Em 1962, o físico norte-americano John Linsley relatou ^[3], em um artigo publicado no Physical Review Letters, ter observado um evento com energia igual a 16 joule! Isto significa que uma única partícula subatômica, um próton, carrega uma energia equivalente, por exemplo, à de uma bola de tênis no saque de um tenista profissional!

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