100 de trilioane de particule îți trec prin corp în fiecare secundă, direct din Soare. Și nici nu-ți dai seama

Chiar acum, în timp ce citești rândurile astea, prin corpul tău trec 100 de trilioane de particule venite din spațiu. În fiecare secundă. Nu le simți și nu le vezi, iar cele mai multe ies din tine fără să lase vreo urmă. Se numesc neutrini și vin, în cea mai mare parte, direct din inima Soarelui. Alături de ei ne mai străbat și miuonii – câțiva zeci sau chiar sute pe secundă. Vestea bună? Aproape niciunul nu ne face vreun rău. Oamenii de știință spun că am fost scăldați în aceste particule încă de la începutul vieții pe Pământ, scrie Live Science.

Chiar în această clipă, prin corpul tău trec particule venite din spațiu. Nu le simți. Nu le vezi. Dar sunt acolo, în număr uriaș, iar cele mai multe nu lasă nicio urmă.

Pământul este bombardat non-stop de particule venite din cosmos. Unele sunt oprite de atmosferă. Altele trec prin ea cu ușurință și străbat orice le stă în cale – inclusiv pe noi.

Așa că apare o întrebare simplă: câte, mai exact?

Neutrinii: 100 de trilioane pe secundă

Cele mai numeroase particule care ne străbat sunt niște firicele aproape fantomatice, numite neutrini.

„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.

E greu de cuprins cu mintea. Și totuși, nu simțim nimic. Motivul e simplu: neutrinii aproape că nu interacționează cu materia obișnuită. Aproape toți trec prin noi și prin restul planetei fără să lase vreo urmă.

„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.

De unde vin acești neutrini? Din activitatea nucleară. Aproape toți cei care ne străbat provin din reacțiile de fuziune care alimentează Soarele. Unii vin însă de mult mai departe – chiar și din alte galaxii, a explicat Lu Lu, profesoară asistentă de fizică la Universitatea Wisconsin-Madison.

Razele cosmice și „ploaia” de particule

Neutrinii nu sunt însă singurele particule care ne lovesc constant. Mai sunt și razele cosmice – particule încărcate electric, cu energie uriașă, care vin din toate direcțiile cu o viteză apropiată de cea a luminii.

Soarele produce raze cosmice de energie foarte mică. Însă marea lor majoritate vine de dincolo de sistemul nostru solar. Se nasc atunci când stele îndepărtate explodează ca supernove, când materia cade în găuri negre supermasive sau când galaxii întregi se ciocnesc.

În mare parte, razele cosmice sunt fie protoni (nucleele atomilor de hidrogen), fie nucleele unor elemente mai grele, precum heliul sau fierul. O mică parte sunt electroni și pozitroni – echivalentul de antimaterie al electronilor.

Când razele cosmice ajung la Pământ, sunt de obicei blocate de moleculele de aer din straturile înalte ale atmosferei. Dar ciocnirea nu se termină aici. Ea produce adevărate „ploi” de particule secundare care ajung până la sol. Printre ele se numără miuonii – particule subatomice încărcate negativ, foarte asemănătoare cu electronii, dar de peste 200 de ori mai grele.

Miuonii: unul sau doi prin palma ta, în fiecare secundă

Cât de mulți miuoni ne străbat? La nivelul mării, prin fiecare centimetru pătrat trece cam un miuon pe minut, spune 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”.

Spre deosebire de neutrini, miuonii sunt încărcați electric, așa că pot interacționa cu materia pe care o întâlnesc. „Traiectoriile lor pot fi făcute vizibile într-o cameră cu ceață”, spune Lu – o cutie cu vapori în care se vede o dâră de ceață atunci când o particulă încărcată o străbate.

Neutrinii, în schimb, nu sunt încărcați electric. Și nici nu au aproape deloc masă. Aceste două însușiri îi fac extrem de greu de detectat – motiv pentru care sunt supranumiți adesea „particule-fantomă”.

Cum numeri niște particule pe care aproape că nu le poți prinde?

Dacă neutrinii aproape că nu interacționează cu nimic, cum au ajuns oamenii de știință la cifra aceea amețitoare de 100 de trilioane?

Răspunsul: prind cele câteva care, din întâmplare, se ciocnesc de materie. Restul se deduce.

„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”.

Un exemplu este observatorul IceCube din Antarctica. Acesta înconjoară un kilometru cub de gheață cu mii de senzori de lumină.

„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”.

Mai departe, cercetătorii calculează câți neutrini trec prin Pământ pornind de la aceste interacțiuni rare. Iar Lu are o comparație pe înțelesul tuturor: „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”.

Ne fac rău toate aceste particule?

Aici vine partea liniștitoare. Deși trilioane de neutrini ne străbat în fiecare secundă, aproape niciunul nu interacționează cu atomii noștri.

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

Iar aceste interacțiuni rare nu ne-ar afecta practic deloc. Fiindcă depun atât de puțină energie, neutrinii „nu prezintă niciun risc pentru sănătate”, potrivit lui Lu.

„Ploile” de particule provocate de razele cosmice pot, în schimb, să atingă biologia umană. „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”.

Chiar și așa, efectele rămân, în general, mici.

„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”.

La ce ne folosesc

Așadar, socoteala arată cam așa: în fiecare secundă, prin corpul tău trec circa 100 de trilioane de neutrini, câteva zeci până la câteva sute de miuoni și, poate, o mână de neutroni și alte particule cosmice.

Departe de a fi doar o curiozitate, aceste particule pot duce la descoperiri surprinzătoare. Cu ajutorul detectoarelor de miuoni, de pildă, oamenii de știință au găsit coridoare ascunse în piramide. Iar neutrinii de mare energie ne deschid o fereastră spre cele mai violente colțuri ale universului.

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

Motivul ține tocmai de firea lor „fantomatică”. „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”.

„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”.