Múons rastreiam tsunami em tempo real com precisão inédita

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/04/2022

O sensor de múons foi instalado em um túnel rodoviário que passa embaixo do mar, na Baía de Tóquio.
[Imagem: Hiroyuki K. M.Tanaka et al. - 10.1038/s41598-022-10078-2]

Sensor de múons

Pesquisadores japoneses demonstraram que partículas exóticas de alta energia, chamadas múons, podem ser usadas para monitorar o nível do mar, dando alertas mais rápidos sobre a ocorrência de tsunamis.

Há vários anos, pesquisadores da Universidade de Nagoia e do Acelerador Kek, ambos no Japão, desenvolveram a chamada radiografia por múons, que já foi usada até para desvendar os segredos das pirâmides do Egito.

Trata-se de uma técnica de imageamento não-destrutiva porque, apesar de terem alta energia, os múons passam por objetos massivos com facilidade - eles atravessam nosso corpo o tempo todo sem nos causar mal.

Hiroyuki Tanaka, da Universidade de Tóquio, decidiu então testar se sensores sensíveis, instalados no fundo do mar, poderiam medir os múons passando acima da superfície do mar, o que permitiria calcular alterações no volume de água entre os sensores e a linha d'água na superfície.

E qualquer alteração nesse volume de água entre o fundo e a superfície indica a ocorrência de ondas, com uma precisão impressionante, permitindo rastrear tempestades e tsunamis.

Sensor muográfico

Deu certo. Quando o primeiro tufão aproximou-se da Baía de Tóquio depois que os sensores foram instalados, eles flagraram algo acontecendo em nível microscópico: Os múons atmosféricos, gerados por raios cósmicos do espaço profundo, tiveram sua dispersão ligeiramente alterada pelo volume extra de água. Isso significa que a quantidade de múons passando pela Baía de Tóquio variava à medida que o oceano oscilava.

"Essa variação corresponde às ondulações oceânicas que foram medidas por outros métodos. A combinação dessas leituras significa que podemos usar dados muográficos para modelar com precisão as mudanças no nível do mar, ignorando outros métodos que apresentam desvantagens," disse Tanaka.

Existem outras maneiras de medir as mudanças no nível do mar, com mecanismos físicos, como medidores de maré, satélites, boias ou sensores no próprio fundo do mar. Mas o detector muográfico, que pode ser instalado em túneis submarinos, pode ser mais barato de construir e operar, mais fácil de acessar e não sofre desgaste físico, uma vez que não possui partes móveis.

Mais importante ainda, os dados dos sensores muográficos são em tempo real e altamente precisos, dois critérios-chave que podem torná-lo adequado para um sistema de alerta confiável contra tempestades e, sobretudo, tsunamis.

E Tanaka e sua equipe afirmam ter muitos outros projetos para fazer uso prático dos múons, incluindo uma maneira de sincronizar com precisão o tempo ao redor do mundo e, assim, criar um sistema de posicionamento espacial muito mais preciso do que o GPS atual.

A equipe pretende usar os múons para criar um sistema de posicionamento global melhor que o GPS.
[Imagem: Hiroyuki K. M.Tanaka et al. - 10.1038/s41598-022-10078-2]

Múons

Os múons são um parente mais pesado dos elétrons - junto com o tau, os três formam a família dos léptons.

Acredita-se que os múons possam ser elementos cruciais para uma Nova Física, uma física além do modelo padrão, e possam até mesmo ter moldado a vida na Terra.

Eles são o principal componente dos raios cósmicos secundários, aqueles gerados quando os raios cósmicos que vêm do espaço profundo chegam à Terra e colidem com os átomos na nossa atmosfera, criando o famoso chuveiro de partículas.

Assim como os elétrons, os múons agem como se tivessem um minúsculo ímã interno. Sob um campo magnético forte, a direção do ímã do múon oscila - o fenômeno é chamado precessão -, de forma muito parecida com o eixo de um pião ou de um giroscópio.

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