PRR Project

Summary

As astropartículas, como os raios cósmicos e os raios gama, oferecem uma visão única das propriedades fundamentais do Universo. Os raios cósmicos de energia extrema (UHECRs) são particularmente valiosos para investigar a física das partículas para além das capacidades dos aceleradores construídos por humanos. No entanto, a sua deteção apresenta desafios devido à sua escassez e energias extremas. O Observatório Pierre Auger, a maior experiência UHECR do mundo, fez progressos significativos nos últimos anos, incluindo a medição da supressão do fluxo de raios cósmicos e a deteção de direções de chegada anisotrópicas das partículas. Além disso, a precisão estatística alcançada com os dados  recolhidos pelo observatório revelaram um espectro de energia UHECR cheio de características que conduzem a cenários astrofísicos inesperados. Apesar destes resultados, persistem desafios na compreensão da composição dos UHECRs. As discrepâncias entre os modelos de simulação e os dados observados, em particular no que diz respeito ao número de muões presentes nas cascatas atmosféricas de partículas (EAS), designado de o puzzle dos muões, realçam a necessidade de mais investigação. O AugerPrime, um sistema de detecção melhorado capaz de medir separadamente as componentes eletromagnéticas e muónicas dos sinais dos chuveiros, visa responder a estes desafios. A atualização acaba de ser concluída e prevê-se que a experiência decorra até 2035. Este projeto visa maximizar o potencial do Observatório Pierre Auger e aperfeiçoar a nossa compreensão dos fenómenos dos chuveiros através de cinco áreas principais. Em primeiro lugar, serão desenvolvidos novos métodos para avaliar o espectro de energia das partículas dos chuveiros e explorar as características da distribuição do número de muões nas cascatas. Em segundo lugar, serão colocados esforços para melhorar as capacidades de deteção de partículas neutras de energia extrema, como fotões e neutrinos, tirando partido dos avanços nas tecnologias de deteção e reforçando simultaneamente as capacidades multimensageiras do observatório. Em terceiro lugar, a Calibração dos Detectores Auger assegurará a recolha e análise de dados com precisão, incluindo o desenvolvimento de técnicas de intercalibração para os detectores recentemente instalados, utilizando um hodoscópio de Câmara de Placas Resistivas (RPC) construído pelo grupo português. Adicionalmente, será explorado o comportamento de RPCs de baixo fluxo destinadas a ambientes exteriores, preparando o caminho para a próxima geração de detectores de raios cósmicos. Por fim, iniciativas de divulgação promoverão a consciencialização e o interesse pela física de astropartículas, mostrando as contribuições de Portugal para o Observatório Pierre Auger. O projeto proposto solidifica o envolvimento do grupo português no Observatório Pierre Auger, com base nas suas notáveis contribuições para actividades de colaboração. Com esta proposta, o grupo procura reforçar a sua posição como uma autoridade de topo na Fenomenologia de Chuveiros de Ar e no Desenvolvimento de Detectores de Raios Cósmicos. Em última análise, a realização bem sucedida do objetivo delineado conduzirá a uma compreensão mais profunda das complexas interacções hadrónicas que moldam o desenvolvimento dos chuveiros. Consequentemente, isto permitirá esclarecer a natureza e as origens dos raios cósmicos de energia ultra-alta (UHECRs).