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Sobre a importância das fontes locais de raios cósmicos de altíssima energia

Processo: 19/01653-4
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2019
Vigência (Término): 30 de abril de 2020
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física das Partículas Elementares e Campos
Pesquisador responsável:Luiz Vitor de Souza Filho
Beneficiário:Rodrigo Guedes Lang
Supervisor no Exterior: Andrew Martin Taylor
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Local de pesquisa : Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Alemanha  
Vinculado à bolsa:16/24943-0 - Nova física fundamental em astropartículas: matéria escura e Invariância de Lorentz, BP.DR
Assunto(s):Propagação   Raios cósmicos   Observatório Pierre Auger

Resumo

A questão de mais de 100 anos envolvendo a origem dos raios cósmico tomou contornos delimitantes na última década. Dados de alta qualidade medidos por diversos experimentos restringiram os possíveis modelo, reduzindo o espaço para especulações. Esses novos dados clarearam os possíveis mecanismos de aceleração atuando nas fontes, em especial para $E > 10^{18}$ eV, região de energia de interesse deste projeto. Três principais observáveis são utilizados para entender a astrofísica de partículas: o espectro de energia, a abundância dos elementos e a distribuição na direção de chegada. Recentemente o espectro de energia foi publicado com estatística sem precedentes até as mais altas energia ($E > 10^{20}$~eV) mostrando uma supressão muito bem definida no fluxo. A abundância foi medida até $E = 10^{19.5}$~eV e mostrou uma surpreendente evolução com a energia na qual os raios cósmicos mais energéticos não são compostos puramente de prótons. Ano passado, as primeiras evidências de fontes extragaláticas foram publicadas. Este projeto fará uso desses novos dados para estudar a contribuição de fontes próximas no fluxo total de partículas atingindo a Terra. A interação de raios cósmicos com a radiação e os campos magnéticos no Universo mudam o espectro, a abundância e a direção de chegada originais. A supressão medida pode ser causada devido à fotoprodução de píons and certamente a abundância deve ser modificada devido à fragmentação dos núcleos. Os campos magnéticos desviam a trajetória das partículas, causando confusão na identificação das fontes. Portanto, entender a distância das principais fontes é fundamental na construção de um modelo de sucesso. Recentemente, ambos grupos envolvidos neste projeto estudaram a produção de raios cósmicos por fontes próximas. No entanto, essas publicações preliminares não estão atualizadas com os dados mais recentes. O primeiro objetivo deste projeto será atualizar os modelos baseados em fontes próximas usando dados atuais. Outro aspecto importante ainda não considerado e que será estudado neste projeto é a influência dos campos magnéticos galáticos e extragaláticos nesses modelos. Nós propomos um projeto desafiador, caso as fontes locais sejam responsáveis pela maior parte do fluxo de raios cósmicos de altíssima energia, elas poderiam ser identificadas num futuro próximo. Todo experimentos tomando medidas nessa região de energia tem aprimoramentos planejandos com o objetivo de identificar tais fontes locais na próxima década. A junção de dados atualizados com modelos bem desenvolvidos pode nos levar a importantes descobertas.