Deși atmosfera Pământului ne protejează de razele cosmice dăunătoare, alte particule cosmice trec prin noi în orice moment, scrie Live Science. În fiecare secundă a fiecărei zile, Pământul este bombardat de particule din spațiul cosmic. Unele dintre acestea sunt oprite de atmosfera planetei noastre, însă pot dispersa alte particule, în timp ce altele pot străbate atmosfera și pot trece cu ușurință prin orice, inclusiv prin noi.
Nu vei simți aceste particule care te străbat, dar se ridică o întrebare: câte particule cosmice trec de fapt prin corpul tău în orice moment?
Cele mai comune particule care ne străbat din spațiul cosmic sunt particule fantomatice cunoscute sub numele de neutrini. „Se estimează că 100 de trilioane de neutrini trec prin fiecare dintre noi în fiecare secundă”, a declarat pentru Live Science Michael Pravica, profesor de fizică la Universitatea din Nevada, Las Vegas.
Neutrinii interacționează foarte puțin cu materia obișnuită. Aproape toți trec prin noi și prin restul planetei fără să lase nicio urmă. „Faptul că majoritatea acestor particule nu interacționează niciodată cu noi demonstrează că există o realitate ascunsă în spatele existenței noastre, de care, în mare parte, nici măcar nu suntem conștienți”, a spus Pravica.
Neutrinii își au originea în activitatea nucleară. Aproape toți neutrinii care trec prin noi provin din reacțiile de fuziune nucleară care alimentează Soarele, deși unii neutrini își au originea mult mai departe, chiar și în alte galaxii, a declarat Lu Lu, profesor asistent de fizică la Universitatea din Wisconsin-Madison, pentru Live Science.
Razele cosmice și particulele care ajung pe Pământ
Alte particule extraterestre care lovesc continuu Pământul sunt razele cosmice — particule încărcate electric, cu energie foarte mare, care călătoresc cu o viteză apropiată de cea a luminii din toate direcțiile, potrivit Universității din Chicago.
Deși reacțiile nucleare ale Soarelui produc raze cosmice cu energie foarte scăzută, majoritatea razelor cosmice provin din afara sistemului solar. Acestea pot fi create atunci când stele îndepărtate explodează sub formă de supernove, când materia cade în găuri negre supermasive sau când galaxiile se ciocnesc, conform Universității din Chicago.
Razele cosmice sunt în mare parte fie protoni, care sunt nucleele atomilor de hidrogen, fie nuclee atomice ale unor elemente mai grele (care conțin atât protoni, cât și neutroni), precum heliul sau fierul. Electronii și pozitronii (omologii din antimaterie ai electronilor) constituie, de asemenea, o fracțiune infimă din razele cosmice.
Când razele cosmice lovesc Pământul, ele sunt, în general, blocate de moleculele de aer din straturile superioare ale atmosferei planetei noastre, a spus Lu. Cu toate acestea, aceste coliziuni pot genera averse de particule secundare care ajung la sol. Printre acestea se numără muonii, particule subatomice cu sarcină negativă, foarte asemănătoare cu electronii, dar cu o masă de peste 200 de ori mai mare.
La nivelul mării, pe Pământ, trece aproximativ un muon pe 0,15 inch pătrați (1 centimetru pătrat) pe minut, a spus Lu. „În cazul unei persoane, numărul variază de la zeci la sute pe secundă”, a remarcat ea. „Aproximativ unul sau două trec prin mână în fiecare secundă.”
Deoarece muonii sunt încărcați electric, aceștia pot interacționa cu materia pe care o întâlnesc. „Traiectoriile lor pot fi vizualizate într-o cameră cu nor”, o cutie cu vapori în care se poate observa o dâră de ceață atunci când o particulă încărcată străbate vaporii, a explicat Lu.
În schimb, neutrinii nu sunt încărcați electric. De asemenea, aceștia nu au aproape deloc masă. Aceste două caracteristici fac ca detectarea neutrinilor să fie foarte dificilă, motiv pentru care sunt adesea numiți „particule fantomă”.
Detectarea particulelor cosmice
Oamenii de știință estimează numărul de neutrini care trec prin corpurile noastre înregistrând „fracțiunea infimă care se întâmplă să intre în coliziune cu materia din interiorul sau din apropierea unui detector”, a spus Lu. „Restul se calculează prin extrapolare pornind de la acei câțiva.”
De exemplu, Observatorul de neutrini IceCube din Antarctica înconjoară 0,24 mile cubice (1 kilometru cub) de gheață cu mii de senzori de lumină. „Când un neutrin interacționează cu un nucleu atomic din gheață, produce particule încărcate care se deplasează rapid, iar aceste particule emit o strălucire slabă de lumină albastră de tip Cerenkov, pe care senzorii o înregistrează”, a spus Lu. „Pe baza modelului și a luminozității acelei lumini, putem reconstitui energia și direcția neutrinului.”
Pentru a estima câți neutrini traversează Pământul pe baza acestor interacțiuni înregistrate, „luăm în calcul dimensiunea detectorului, durata de funcționare a acestuia, eficiența sa de detectare și probabilitatea ca un neutrin cu o anumită energie să interacționeze”, a spus Lu. „Este un pic ca și cum ai estima numărul de pești dintr-un râu pe baza celor câțiva prinși într-o plasă foarte grosieră. Dacă știi dimensiunea plasei, cât timp a stat în apă și cât de ușor se strecoară peștii prin ea, poți face un calcul invers pentru a estima populația întregului râu.”
În ceea ce privește neutrinii studiați de IceCube, deși trilioane dintre aceștia trec prin fiecare dintre corpurile noastre în fiecare secundă, aproape niciunul nu interacționează cu atomii noștri. „Te-ai aștepta la cel mult o interacțiune în corpul tău, poate câteva, pe parcursul întregii vieți”, a spus Lu.
Aceste interacțiuni rare nu ar avea practic niciun efect asupra noastră. Având în vedere cât de puțină energie ar depune o astfel de interacțiune, acești neutrini „nu prezintă absolut niciun risc pentru sănătate”, a spus Lu.
Ce efect au razele cosmice asupra oamenilor
În schimb, ploile de particule rezultate din impacturile razelor cosmice pot afecta potențial biologia umană. „La nivelul solului, muonii domină particulele încărcate penetrante care ajung la noi din ploile de raze cosmice”, a spus Lu. „La altitudini mai mari, și mai ales în timpul călătoriilor cu avionul, alte particule secundare, în special neutronii, contribuie cu o parte semnificativă la doza relevantă din punct de vedere biologic.”
Totuși, orice efecte ale acestor averse de raze cosmice sunt, în general, minore. „Pentru o persoană obișnuită, radiația cosmică contribuie cu aproximativ 0,4 milisieverți pe an, cam cât câteva radiografii toracice repartizate pe parcursul anului, dintr-un fond natural total de aproximativ 2,4 milisieverți provenind din toate sursele”, a spus Lu. „Doza variază în funcție de altitudine, latitudine și protecție. La nivelul solului, în condiții normale, muonii și alte particule din razele cosmice nu sunt considerate un pericol semnificativ pentru sănătate. Viața pe Pământ a fost expusă la acestea încă de la început.”
Așadar, în fiecare secundă, aproximativ 100 de trilioane de neutrini și zeci până la sute de muoni trec prin corpul tău, la care se adaugă, probabil, o cantitate infimă de neutroni și alte particule cosmice sau resturi provenite din particule cosmice care intră în contact cu atmosfera.
Aceste particule cosmice pot duce la o serie de descoperiri. De exemplu, oamenii de știință au folosit detectoare de muoni pentru a identifica pasaje ascunse în piramide. Iar „neutrinii de înaltă energie ne permit să studiem unele dintre cele mai violente și, altfel, ascunse medii din univers, precum regiunile din jurul găurilor negre, stelele care explodează și alți acceleratori cosmici puternici”, a spus Lu.
„Deoarece neutrinii interacționează atât de slab, aceștia pot scăpa din regiuni dense pe care lumina s-ar putea să nu le poată penetra”, a explicat ea. „Prin urmare, ele transportă informații direct din locurile în care sunt produse unele dintre cele mai energetice particule ale naturii.”
În concluzie, „particulele care trec prin noi ne reamintesc constant că nu suntem separați de univers”, a spus Lu. „Facem parte dintr-o poveste cosmică care se întinde pe o perioadă de 13,8 miliarde de ani.”
Editor : C.A.
About the Author
