Cientistas siberianos desenvolvem material para detectar partículas minúsculas

O aerogel é um material sólido mesoporoso extremamente leve, composto por 99,8% de ar e 0,2% de nanofibras de dióxido de silício.

“Quando uma partícula carregada, um elétron, múon, próton ou o núcleo de antimatéria, passa através do aerogel mais rápido do que a luz, ela gera um lampejo de radiação Cherenkov, direcionado a um determinado ângulo em relação à linha de movimento da partícula”, esclarece Kravtchenko.

Combinada a outros dados, a trajetória da radiação permite medir a velocidade da partícula e identificá-la.

Para a realização de medições, por detrás dos blocos de aerogel foi colocada uma matriz de fotomultiplicadores de silício. Os próprios blocos desempenham o papel de radiador, emitindo fótons contra a matriz. “Quanto maior for o número de fótons emitidos, mais exatas serão as medições”, explica o cientista.

Segundo o chefe do setor de materiais à base de aerogel do Instituto de Catálise da Academia de Ciências da Rússia, Aleksandr Daniluk, sua produção é muito cara, sendo seus principais consumidores as organizações científicas.

Portanto, o aerogel é produzido em larga escala em apenas dois laboratórios do mundo conhecidos por terem obtido um material com melhores parâmetros ópticos: a empresa japonesa Matsushita e o Instituto de Catálise.

Este último mantém a liderança quanto à transparência e às dimensões dos blocos de aerogel. A tecnologia de produção de aerogel multicamada é totalmente de autoria dos cientistas da Sibéria.

“O aerogel multicamada permitirá identificar as partículas de momento de até 1,6 GeV/c. Emitindo fótons na mesma área, cada camada aumenta a precisão da medição. Quatro camadas de aerogel aumentam quatro vezes a precisão”, diz Daniluk.

Uso conhecido

Os equipamentos que utilizam o aerogel funcionam tanto em aceleradores de partículas elementares quanto no espaço: na estação orbital Mir, o aerogel foi utilizado para a captura de micrometeoritos.

Com a ajuda do aerogel, a sonda americana Stardust capturou milhões de partículas minúsculas da cauda do cometa Wild (81P/Wild 2) e trouxe-as à Terra.

Durante a implementação do programa internacional BESS, entre 2004 e 2007, na Antártida, sob o controle da NASA, o equipamento munido de um radiador feito de aerogel foi levado à camada superior da atmosfera para detectar partículas carregadas vindas do espaço.

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