• Tweet

Fără să vedem sau să simțim ceva, suntem traversați permanent de un flux uriaș de particule provenite din spațiu. Numai neutrinii ajung la aproximativ 100 de trilioane în fiecare secundă pentru fiecare persoană, iar lor li se adaugă zeci sau chiar sute de miuoni.

Fenomenul se produce neîntrerupt, însă aproape toate aceste particule trec prin organism fără să interacționeze cu el și fără să reprezinte un pericol pentru sănătate, scrie Live Science.

Pământul se află permanent în calea particulelor provenite din cosmos. Atmosfera oprește o parte dintre ele, în timp ce altele reușesc să o traverseze și ajung la suprafața planetei.

Cele mai numeroase dintre particulele care ne străbat sunt neutrinii, particule extrem de dificil de detectat tocmai pentru că interacționează foarte puțin cu materia.

„Se estimează că prin fiecare dintre noi trec 100 de trilioane de neutrini în fiecare secundă", a declarat pentru Live Science Michael Pravica, profesor de fizică la Universitatea din Nevada, Las Vegas.

În ciuda numărului uriaș, organismul uman nu simte nimic. Aproape toți neutrinii își continuă drumul prin corp și chiar prin planetă fără să lase urme.

„Faptul că cele mai multe dintre aceste particule nu interacționează niciodată cu noi arată că există o realitate ascunsă a existenței noastre, de care nici măcar nu suntem conștienți", spune Pravica.

Principala lor sursă este Soarele. Neutrinii care ajung la noi sunt produși în mare parte de reacțiile de fuziune nucleară care îi furnizează energia. Există însă și neutrini care călătoresc de la distanțe mult mai mari, inclusiv din alte galaxii, potrivit lui Lu Lu, profesoară asistentă de fizică la Universitatea Wisconsin-Madison.

Neutrinii reprezintă doar o parte a fenomenului. Pământul este lovit și de raze cosmice, particule încărcate electric și extrem de energetice, care se deplasează cu viteze apropiate de cea a luminii.

Soarele generează raze cosmice cu energie foarte redusă, însă cele mai multe provin din afara sistemului solar. Sursele lor pot fi exploziile unor stele sub forma supernovelor, materia atrasă de găuri negre supermasive sau coliziunile dintre galaxii.

Razele cosmice sunt alcătuite în principal din protoni și nuclee ale unor elemente mai grele, printre care heliul și fierul. O proporție mai mică este formată din electroni și pozitroni, antiparticulele electronilor.

Cele mai multe raze cosmice nu ajung direct la suprafața Pământului. Coliziunile lor cu moleculele din atmosfera superioară generează însă cascade de particule secundare care pot coborî până la sol.

Printre acestea se află miuonii, particule cu sarcină negativă asemănătoare electronilor, dar de peste 200 de ori mai grele.

La nivelul mării, printr-un centimetru pătrat trece aproximativ un miuon pe minut, potrivit lui Lu.

„Pentru o persoană, numărul variază de la câteva zeci la câteva sute pe secundă", precizează ea. „Aproximativ unul sau doi trec printr-o mână în fiecare secundă".

Miuonii se deosebesc însă de neutrini prin faptul că au sarcină electrică și pot interacționa cu materia.

„Traiectoriile lor pot fi făcute vizibile într-o cameră cu ceață", spune Lu.

În astfel de dispozitive, trecerea unei particule încărcate produce o urmă vizibilă în vapori.

Neutrinii nu au sarcină electrică și au o masă extrem de mică, combinație care îi face atât de dificil de observat încât au primit supranumele de „particule-fantomă".

Estimarea celor 100 de trilioane de neutrini care ne traversează în fiecare secundă nu presupune detectarea fiecăruia dintre ei. Cercetătorii înregistrează rarele situații în care un neutrin interacționează cu materia și folosesc aceste date pentru a calcula fluxul total.

„Înregistrăm mica fracțiune care se întâmplă să se ciocnească de materie în interiorul unui detector sau în apropierea lui", spune Lu. „Tot restul rezultă lucrând înapoi, pornind de la acele câteva".

Unul dintre instrumentele folosite pentru asemenea observații este observatorul IceCube din Antarctica, unde mii de senzori monitorizează un volum de un kilometru cub de gheață.

„Când un neutrin interacționează cu un nucleu atomic din gheață, produce particule încărcate care se mișcă rapid, iar acele particule emit o slabă sclipire de lumină albastră, numită lumină Cherenkov, pe care senzorii o înregistrează", explică Lu. „Din tiparul și strălucirea acelei lumini, putem reconstitui energia și direcția neutrinului".

De la aceste evenimente rare, oamenii de știință estimează numărul total al neutrinilor care traversează planeta.

Lu compară metoda cu numărarea peștilor dintr-un râu: „E cam ca și cum ai estima numărul de pești dintr-un râu pornind de la cei câțiva prinși într-o plasă cu ochiuri foarte mari. Dacă știi cât de mare e plasa, cât timp a stat în apă și cât de ușor scapă peștii prin ea, poți să deduci, mergând înapoi, câți pești are tot râul".

Numărul impresionant de particule nu înseamnă și un risc pe măsură. În cazul neutrinilor, probabilitatea unei interacțiuni cu atomii organismului este extrem de redusă.

„Te-ai aștepta la cel mult vreo interacțiune în corpul tău, poate câteva, pe parcursul unei vieți întregi", spune Lu.

Chiar și atunci când o asemenea interacțiune are loc, energia transferată este atât de mică încât neutrinii „nu prezintă niciun risc pentru sănătate", potrivit lui Lu.

Situația este diferită în cazul particulelor generate de razele cosmice.

„La nivelul solului, miuonii domină particulele încărcate care ajung la noi din aceste ploi cosmice", spune Lu. „La altitudini mai mari, și mai ales în timpul zborurilor cu avionul, alte particule secundare, în special neutronii, contribuie cu o parte semnificativă la doza relevantă biologic".

Expunerea obișnuită rămâne însă redusă.

„Pentru o persoană obișnuită, radiația cosmică înseamnă aproximativ 0,4 milisieverți pe an - cam cât câteva radiografii toracice răspândite pe parcursul anului, dintr-un fond natural total de circa 2,4 milisieverți din toate sursele", spune Lu. „Doza variază în funcție de altitudine, latitudine și ecranare. La nivelul obișnuit al solului, miuonii și celelalte particule cosmice nu sunt considerate un pericol semnificativ pentru sănătate. Viața pe Pământ a fost scăldată în ele încă de la început".

În fiecare secundă, organismul unei persoane este traversat astfel de aproximativ 100 de trilioane de neutrini și între câteva zeci și câteva sute de miuoni, la care se adaugă neutroni și alte particule cosmice.

Pentru cercetători, ele sunt însă mai mult decât o curiozitate. Detectoarele de miuoni au fost folosite inclusiv pentru descoperirea unor coridoare ascunse în piramide, iar neutrinii cu energie ridicată pot oferi informații despre unele dintre cele mai extreme fenomene cosmice.

„Neutrinii de mare energie ne permit să studiem unele dintre cele mai violente cum ar fi regiunile din jurul găurilor negre, stelele care explodează și alți acceleratori cosmici puternici", spune Lu.

Tocmai capacitatea lor de a traversa materia aproape nestingheriți îi transformă în surse importante de informații.

„Fiindcă neutrinii interacționează atât de slab, ei pot scăpa din regiuni dense, pe care lumina nu le poate străpunge", explică ea. „Așa că poartă informații direct din locurile unde se nasc unele dintre cele mai energetice particule din natură".

Pentru Lu, fluxul permanent de particule reprezintă și o legătură directă între viața de pe Pământ și Univers.

„Particulele care ne străbat ne amintesc constant că nu suntem separați de univers", spune Lu. „Facem parte dintr-o poveste cosmică ce se întinde în urmă pe 13,8 miliarde de ani".