Às vezes, na astronomia, a sigla para um projeto se encaixa particularmente bem. Esse seria absolutamente o caso do Giant Radio Array para detecção de neutrinos, que os pesquisadores esperam aumentar para um tamanho de 200, 000 km ² em um esforço para medir neutrinos de tau de ultra-alta energia. É ambicioso? Sim, mas isso realmente não impede a humanidade de explorar quando quer.

O projeto é fruto da imaginação da GRAND Collaboration, hospedado pelo CNRS, Centro de Pesquisa Científica da França. A colaboração já teve alguns workshops, e desenvolveu um roteiro para atingir sua escala verdadeiramente ambiciosa. Para entender o roteiro, no entanto, é útil primeiro entender o que o projeto está procurando.

GRAND vai procurar o que são conhecidos como neutrinos de ultra-alta energia. Esses neutrinos desempenham um grande papel no modelo padrão da física de partículas, mas até agora têm evitado a detecção nos níveis de energia onde são principalmente previstos. Eles podem vir de duas fontes. O primeiro é diretamente dos raios cósmicos de ultra-alta energia (UHE), enquanto o segundo é quando os raios cósmicos UHE interagem com a radiação cósmica de fundo que permeia o universo.

O tipo específico de neutrino que GRAND está procurando é chamado de neutrino tau. Estes não são um resultado direto dos eventos de formação de neutrino descritos acima, mas eles são uma forma subsequente dos neutrinos de múon e elétron que esses eventos criam. Como tal, algumas dessas partículas "oscilariam" em neutrinos de tau.

O motivo pelo qual os neutrinos do tau são de interesse é que eles têm uma grande chance de serem detectados. Essencialmente, os cientistas do projeto estariam contando com a probabilidade relativamente alta de que os neutrinos UHE interajam com a matéria comum. Dos três tipos de neutrinos que os raios cósmicos UHE criam, o elétron simplesmente fica preso em qualquer matéria comum com a qual interage, enquanto o múon continua a viajar pela matéria comum. O "ponto ideal" de detecção é o neutrino de tau, que interage com a matéria regular e decai dentro de cerca de 50 km do local de interação.

O GRAND telescópio pode detectar essa decadência, e estarão especialmente bem posicionados para fazê-lo. O termo para a decadência de tal neutrino tau é chamado de "chuveiro de ar, "em que o neutrino tau é detectável. Mas, primeiro, tem que interagir com alguma forma de matéria normal, e que melhor massa de matéria normal nós temos do que a própria Terra?

A ideia de usar a Terra para criar uma chuva de neutrinos tau não é nova, mas configurar vários arranjos em terreno montanhoso para detectar consistentemente essa decadência é a base do que a GRAND Collaboration está tentando fazer com seu telescópio. Eles estão tentando capturar a decomposição dos neutrinos de tau que se espalharam por alguns quilômetros da crosta terrestre e acabam se decompondo na atmosfera, em vez de no subsolo.

Para realizar esta detecção, a matriz fará uso de 200, 000 peças de equipamento especialmente concebido para o conjunto completo.

Isso não significa que o projeto pretende cobrir 200, 000 km ² área (três vezes o tamanho da República Tcheca, onde realizaram recentemente uma reunião virtual) na detecção de equipamentos. Eles simplesmente precisariam de uma única estação de detecção por km ² .

Cada estação de detecção consiste em uma antena especialmente projetada, um amplificador, e algum hardware de aquisição de dados associado. A equipe do projeto desenvolveu um protótipo inicial, mas ressalte que eles têm um longo caminho a percorrer em termos de custo e resiliência antes que seu protótipo esteja pronto para ser totalmente implantado em 200, 000 sites.

É aqui que entra o roadmap da colaboração. A equipa já recebeu cerca de € 160k e concluiu um conjunto de 35 protótipos ligados. Em 2020, eles embarcaram em um programa de protótipo chamado GRANDProto300 com € 1,6 em financiamento para cobrir 300 km ² área no kit de protótipo. Nos próximos cinco a 10 anos, eles esperam reduzir o custo de uma antena completa e sistema de aquisição de dados para cerca de US $ 500. Esse preço iria financiar todo o projeto, com 20 pontos de acesso, cada um com uma antena para cada um dos 10, 000 km ² , por um preço total de € 200 milhões.

O projeto GRAND é certamente ambicioso, mas pode responder a algumas perguntas interessantes sobre o modelo padrão. A equipe ainda aponta que, se eles não detectarem nenhum desses neutrinos de tau em decomposição, que em si é uma descoberta revolucionária para o modelo padrão, e levaria a um repensar de como esses neutrinos funcionam.

Ainda mais interessante, se você estiver interessado em expandir os limites da física de partículas experimental, a equipe está procurando novos colaboradores, e gostaria de receber a ajuda adicional à medida que alcançam seu objetivo audacioso. Se nada mais, Qualquer novo colaborador pode ter a certeza de que trabalhará com uma equipe que sabe como marcar projetos de astronomia.