O que são raios cósmicos?

Os raios cósmicos são núcleos atômicos que viajam por milhões de anos a velocidades próximas da velocidade da luz até chegarem na Terra. No início de agosto, os cientistas comemoram os 100 anos da sua descoberta, mas a história desses raios cósmicos começa bem antes. Em 1780, um dos heróis da ciência, o físico francês Charles-Augustin de Coulomb, percebeu que uma esfera eletricamente carregada perdia espontaneamente sua carga. Isto era estranho por que até então se pensava que o ar fosse um isolante, não um condutor. Em 1860, Henri Becquerel descobriu a radioatividade, e que os raios-X podiam ionizar o ar. O ar ionizado tornava-se então condutor. Em seguida, surgiu outro mistério: mesmo que você protegesse um condutor eletrificado com chumbo, ele continuava perdendo a carga. Como isto acontecia, quando se sabia que o chumbo barrava as radiações conhecidas? O cientista austríaco Victor Hess descobriu que a ionização do ar era três vezes maior em grandes altitudes que ao nível do mar. Em 7 de agosto de 1912, viajando de balão de ar quente a 5.000 metros de altitude, ele fez medidas da ionização e descobriu que ela crescia com a altitude, descoberta que lhe rendeu um prêmio Nobel em 1936. Hess concluiu que devia haver uma fonte radioativa extremamente poderosa penetrando a atmosfera, vinda de fora. Nos anos seguintes, os cientistas descobriram que os raios cósmicos, como Robert Millikan os chamava, não eram raios, mas sim partículas com carga elétrica e muita energia. Na maioria prótons, elas atingiam a atmosfera e criavam uma cascata de subprodutos: fótons, elétrons e múons. Se a natureza da radiação cósmica era conhecida, o mesmo não se podia dizer da origem destas partículas, ainda um mistério. Que fenômeno natural era este que arremessava uma partícula a velocidade muito próxima da velocidade da luz, e com até 100 bilhões de vezes mais energia que os nossos mais poderosos aceleradores de partículas? Uma teoria proposta dizia que estas partículas eram aceleradas por explosões de supernovas, e também pelo vento estelar de estrelas supermassivas. Tudo que se precisava fazer para provar isso era encontrar uma galáxia que tivesse muitas estrelas em formação, como a galáxia M82, ou Galáxia Cigarro, que tem uma atividade de geração de novas estrelas muito intensa. Em 2009, vinte anos depois da teoria ser proposta, o telescópio VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) conseguiu confirmá-la. Apesar da descoberta do VERITAS, ainda estão sendo feitos estudos para identificar a origem dos raios cósmicos mais poderosos que chegam ao nosso planeta, para confirmar a hipótese da origem das partículas. O Obsrvatório Pierre Auger é um dos que está investigando esta origem. Ele é composto de 1.600 detectores Cherenkov espalhados em uma área de 3.000 km² na Argentina. O sistema que controla todos estes detectores acabou também sendo usado em outra aplicação inusitada: controlar via rádio as sinalizações de uma linha de trem nas terras altas da Escócia. A segurança da linha de 700 quilômetros é um resultado indireto dos vôos de balão de ar quente de Hess, 100 anos atrás.