Primeiro sistema 'GPS' do mundo usando raios cósmicos

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Cientistas desenvolvem sistema de posicionamento global que pode rastrear movimentos subterrâneos usando poderosos raios cósmicos.

Ilustração de raios cósmicos atingindo a Terra a partir do espaço. Foto: Shutterstock — Ilustração de raios cósmicos atingindo a Terra a partir do espaço. Foto: *Shutterstock*

Os raios cósmicos são partículas de alta energia que se originam do espaço sideral, incluindo fontes como o Sol, galáxias distantes, supernovas e outros corpos celestes. Embora os humanos não possam ver ou sentir os raios cósmicos diretamente, eles bombardeiam constantemente a Terra a partir do espaço sideral. De fato, são tão abundantes que os cientistas estimam que a cada minuto, um raio cósmico atinge um centímetro quadrado da superfície da Terra.

Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Hiroyuki Tanaka, da Universidade de Tóquio, usou raios cósmicos para desenvolver um sistema de posicionamento global capaz de rastrear movimentos subterrâneos, informou a Interesting Engineering em 18 de junho. A nova pesquisa foi publicada no periódico iScience.

Quando os raios cósmicos entram na atmosfera da Terra, colidem com moléculas e átomos no ar, criando partículas secundárias chamadas múons. Os múons são partículas subatômicas fundamentais semelhantes aos elétrons, mas 207 vezes mais pesadas. Os múons podem penetrar em objetos sólidos, dependendo da densidade do objeto. Por exemplo, rochas e edifícios absorvem muitos múons devido à sua alta densidade.

Enquanto isso, o GPS depende de ondas de rádio tradicionais, que são mais fracas em altitudes mais elevadas e propensas à dispersão, dificultando seu uso para detectar movimento no subsolo.

Tanaka e seus colegas exploraram as propriedades dos raios cósmicos para mapear locais de difícil acesso, como vulcões, núcleos de reatores nucleares e pirâmides. Eles desenvolveram um novo sistema de posicionamento sem fio usando múons, chamado MuWNS. O sistema consiste em detectores de referência na superfície e um detector receptor subterrâneo para detectar a trajetória dos múons. Ao analisar o tempo e a direção dos múons, o MuWNS determina a posição do detector receptor subterrâneo em relação ao detector de referência na superfície.

Todos os dados coletados serão então usados para reconstruir as trajetórias dos múons e criar um modelo ou mapa da área subterrânea. O mapa pode fornecer informações valiosas, como a composição e a densidade dos materiais pelos quais os múons passaram, permitindo que especialistas visualizem estruturas subterrâneas e características geográficas.

A equipe testou o novo sistema MuWNS instalando um robô receptor no porão e quatro detectores de referência no sexto andar de um prédio. Em seguida, eles reconstruíram com sucesso o caminho da pessoa no subsolo, filtrando os raios cósmicos captados pelos detectores.

A equipe demonstrou o primeiro sistema de posicionamento global baseado em raios cósmicos do mundo , que poderá auxiliar futuras missões de busca e salvamento e monitoramento de vulcões. Em seguida, planejam aprimorar o MuWNS para que ele possa ser integrado a smartphones.

Thu Thao (De acordo com Interesting Engineering )

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