astronomia de neutrinos - Wikilingue - Encydia
A astronomia de neutrinos é a ciência de observar fenómenos astronómicos detectando neutrinos. Estes neutrinos são um produto das reacções termonucleares débis que têm lugar no interior da cada estrela. Este tipo de astronomia está ainda em sua infância - as únicas fontes extraterrestres detectadas até agora e que têm sido confirmadas são o sol e a supernova SN1987A.
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Reptos para a observação
Os neutrinos interaccionan muito raramente com a matéria. O fluxo enorme de neutrinos solares que passam através da Terra só é suficiente para produzir uma interacção pela cada 1036 átomos, e a cada interacção produz somente alguns fotones ou a transmutación de um elemento. Para observar as interacções dos neutrinos precisa-se pois uma massa grande para o detector, bem como um sistema muito sensível para a amplificación da luz produzida.
Dado que o sinal é muito débil, as fontes de ruído de fundo devem-se reduzir todo o possível. As fontes principais do ruído no detector são as cascatas de partículas elementares produzidas pelos raios cósmicos que colisionan com a atmosfera, e as partículas produzidas por decaimiento radiactivo. Para reduzir a quantidade de raios cósmicos, os detectores devem-se blindar por uma massa grande protectora, pelo que são construídos em subterrâneos profundos, ou baixo a água. As fontes de isótopos radiactivos também devem se controlar pois produzem partículas enérgias quando decaen.
Para produzir qualquer classe de imagem, o detector deve proporcionar a informação sobre o fluxo de neutrinos e a direcção de seu percurso. Ainda que existem vários métodos de detectar os neutrinos, a maioria não proporciona informação direccional, e os que o fazem, têm uma resolução angular pobre. Para melhorar a resolução angular, deve usar-se um arsenal grande de detectores de neutrinos.
Desenho do detector
O desenho do detector consiste em uma massa grande de água ou gelo, rodeada por um arsenal de detectores ligeiros sensíveis conhecidos como canos fotomultiplicadores. Este desenho aproveita-se do facto que as partículas produzidas na interacção do neutrino entrante com um núcleo atómico viajam tipicamente mais rapidamente que a velocidade da luz no médio do detector (por suposto, viajam mais lentamente que a velocidade da luz em um vazio). Isto gera uma “onda de choque óptica” conhecida como radiación de Cherenkov que se pode detectar pelos canos de fotomultiplicadores.
Detectores usados
Super-Kamiokande
O detector de neutrinos Super-Kamiokande utiliza 50.000 toneladas de água pura rodeadas por 11.000 canos de fotomultiplicadores enterrados baixo 1 quilómetro de profundidade. Pode detectar a direcção incidente dos neutrinos entrantes detectando que fotomultiplicadores se acendem. Kamiokande, o precursor do Super-Kamokande, podia detectar a explosão de neutrinos associados à supernova 1987A, e em 1988 foi utilizado para confirmar directamente a produção de neutrinos solares.
AMANDA
O conjunto antártico de detectores de muones e neutrinos (conhecido como AMANDA por suas siglas em inglês) funcionou entre 1996 e 2004. Este detector utilizou canos de fotomultiplicadores montados em sensatas enterradas profundamente (entre 1.5-2km) dentro do gelo glacial no pólo sul na Antártida. O gelo mesmo utiliza-se como a massa do detector. A direcção dos neutrinos incidentes determinam-se registando o momento de chegada de fotones individuais usando um arsenal tridimensional de módulos no detector que contêm a cada um um cano fotomultiplicador. Este método permite a detecção de neutrinos sobre 50GeV com uma resolução espacial de aproximadamente 2 graus. Utilizou-se AMANDA para gerar mapas de neutrinos do céu norteño para procurar para as fontes extraterrestres de neutrinos e nas buscas da matéria escura.
IceCube
Desde o 2005, AMANDA está a ser actualizado ao observatório de IceCube , aumentando eventualmente o volume do detector a um quilómetro cúbico.
SNO, Kamland, Baikal, Antares, ANITA, Nemo, Nestor, Auger, GLUE
Outros detectores que também realizam experimentos com neutrinos.
