Glossário do "Cosmic"

bremsstrahlung

Radiação produzida quando cargas elétricas sofrem desaceleração. Quando elétrons rápidos interagem com a matéria, parte de sua energia é convertida em radiação eletromagnética na forma de bremsstrahlung (radiação de frenamento). A fração da energia convertida em "bremsstrahlung" aumenta com a energia do elétron e é tanto maior quanto maior for o número atômico do material que compõe o meio absorvedor. [Fonte: Radiation Detection and Measurement, Glenn F. Knoll - $3^{rd}$ edition]

calorímetro

Um calorímetro mede a energia que uma partícula perde quando esta atravessa o seu volume. Geralmente o calorímetro é projetado para parar totalmente ou “absorver” a maioria das partículas provenientes de uma colisão, forçando-as a depositar toda sua energia dentro do detector, medindo assim sua energia total. Os calorímetros têm que realizar duas tarefas diferentes ao mesmo tempo – parar partículas e medir a perda de energia – então eles geralmente consistem em camadas de materiais diferentes: um material de alta densidade “passivo” ou “absorvente” – por exemplo, chumbo – intercalado com um meio “ativo”, como cintiladores plásticos ou argônio líquido.

Os calorímetros eletromagnéticos medem a energia dos elétrons e fótons à medida que interagem com as partículas eletricamente carregadas da matéria. Os calorímetros hadrônicos amostram a energia dos hádrons (partículas contendo quarks, como prótons e nêutrons) à medida que interagem com os núcleos atômicos. Os calorímetros podem parar a maioria das partículas conhecidas, exceto múons e neutrinos. Adaptado de Science at CERN: How a detector works

cintilador

Material que emite cintilações de luz quando atingido por uma partícula carregada ou por um fóton de alta energia. Existe uma variedade de materiais cintiladores (orgânicos, inorgânicos, gasosos), e sua escolha depende da aplicação a que se destina.

Um detector de cintilação ou contador de cintilação é obtido quando um cintilador é acoplado a um sensor de luz eletrônico, como um tubo fotomultiplicador (PMT), fotodiodo ou fotomultiplicador de silício (SiPM). Os PMTs absorvem a luz emitida pelo cintilador e a reemitem na forma de elétrons por meio do efeito fotoelétrico. A subsequente multiplicação desses elétrons (às vezes chamados de foto-elétrons) resulta em um pulso elétrico que pode ser analisado fornecendo informações significativas sobre a partícula que atingiu originalmente o cintilador. Fontes: Wikipedia, Radiation Detection and Measurement, Glenn F. Knoll - $3^{rd}$ edition

coincidência

Usamos o termo coincidência quando vários eventos ocorrem com uma pequena distância temporal ou espacial. A invenção do circuito das coincidências, agraciado com o Prêmio Nobel de Física, foi a base de muitas descobertas importantes. Em experimentos com partículas e astropartículas, o método da coincidência ajuda a minimizar erros ou a filtrar eventos especiais. Para tanto, deve ser conhecida uma relação causal entre a ocorrência simultânea de sinais e o fenômeno físico a ser observado.

Por exemplo, para o nosso experimento Cosmic se tivermos os detetctores conectados em coincidência, um sinal de saída só será gerado quando cada detector individual registrar um sinal de entrada dentro de um pequeno intervalo de tempo previamente definido. O pressuposto básico é de que os múons dos raios cósmicos a serem observados têm energia suficiente para penetrar vários detectores e cada um produz um sinal. Uma vez que esses múons se movem quase na velocidade da luz, os sinais de entrada nos detectores ocorrem em intervalos de tempo muito curtos. Existem também muitos fenômenos de baixa energia que podem disparar um sinal em um detector, mas não em vários. Mas tais eventos ocorrem aleatoriamente, sem qualquer conexão de tempo. Conseqüentemente, é muito mais provável que o sinal de saída dos detectores conectados em coincidência venha de um múon do que de qualquer outro fenômeno.

decaimento

É o processo espontâneo pelo qual uma partícula subatômica instável se transforma em várias outras partículas. As partículas criadas neste processo (estado final) devem ser cada uma menos massivas que a original, embora a massa invariante total do sistema deva ser conservada. Uma partícula é instável se houver pelo menos um estado final permitido no qual ela possa decair. Partículas instáveis geralmente têm várias maneiras de decair, cada uma com sua própria probabilidade associada. Os decaimentos são mediados por uma ou várias forças fundamentais. As partículas no estado final podem ser instáveis e sujeitas a decaimento adicional.

O méson $\pi$ (ou píon) composto por um quark anti-quark é um bom exemplo de partícula instável. Píons carregados $\pi^{+}$ e $\pi^{-}$ se transformam depois de um tempo de vida média de $2.6\times10^{-8}$s). Píons carregados decaem em múons ($\mu$) e neutrinos do múon ($\nu{\mu}$) e píons neutros decaem em pares de fótons. Fonte:Particle Data Group

Já o decaimento radioativo é o processo no qual um núcleo atômico instável é transformado em um núcleo mais leve acompanhado pela emissão de partículas ou radiação. Fonte: Wikipedia

detector de traços

Em física de partículas, tracking é o processo de reconstrução da trajetória (ou rastro) de partículas eletricamente carregadas em um detector de traços. As partículas que penetram o volume do detector de traços deixam um registro de sua passagem pela interação com o material dos componentes do detector. A presença de um campo magnético em todo detector, ou em parte dele, permite que o momento da partícula eletricamente carregada seja obtido diretamente a partir da curvatura local da trajetória reconstruída.

Nos detectores de traços do LHC, as trajetórias das partículas não são diretamente visíveis, mas são registradas como minúsculos sinais elétricos que as partículas disparam conforme atravessam o detector. Em seguida, um algoritmo reconstrói os padrões de trajetórias registradas. O múon, por exemplo, interage muito pouco com a matéria - ele pode viajar por metros de material denso antes de ser interrompido. Por esse motivo, as câmaras de múons - dispositivos de rastreamento especializados para detectar múons - geralmente constituem a camada mais externa de um detector como o ATLAS do LHC. Adaptado de: Science at CERN: How a detector works

estratosfera

A estratosfera caracteriza-se pelos movimentos de ar em sentido horizontal, tem sua base situada entre 7 e 17 km da superfície e seu topo, aproximadamente a 50 km de altitude, sendo a segunda camada da atmosfera, compreendida entre a troposfera e a mesosfera. A temperatura aumenta com a altura (de $-50 a 10^{\circ}$C). Apresenta pequena concentração de vapor de água e temperatura constante próximo à região limítrofe, denominada estratopausa. Muitos aviões a jato circulam na estratosfera porque esta é muito estável. É nesta camada que começa a difusão da luz solar (que origina o azul do céu). Fonte: Wikipedia.

eV (elétron-volt)

Unidade de medida de energia que equivale a $1,602 177 33 (49)\times 10^{-19}$ joules. Por definição, um elétron-volt é a quantidade de energia cinética ganha por um único elétron quando acelerado por uma diferença de potencial elétrico de um volt (1 V), no vácuo. Fonte: Wikipedia

fóton

Partícula portadora da força de interação eletromagnética (veja guia "O Modelo Padrão da física de partículas").

íon

Um íon é um átomo com um ou mais elétrons removidos (íon positivo) ou adicionados (íon negativo).

ionização

Processo por meio do qual um átomo ou uma molécula perde ou ganha elétrons para formar íons.

isótopo

Versões ligeiramente diferentes do mesmo elemento, diferindo apenas no número de nêutrons no núcleo atômico – o número de prótons é o mesmo.

relativístico

Que diz respeito à relatividade ou a fenônemos que ocorrem a velocidades próximas da velocidade da luz no vácuo.