Simulação computacional em Python de raios cósmicos ultraenergéticos pelo método de Monte Carlo e análise dos dados do Observatório Pierre Auger

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Detalhes
  • Tipo de apresentação: Trabalho
  • Eixo temático: EXATAS
  • Palavras chaves: Raios Cósmicos; Simulação de Monte Carlo; Python;
  • 1 IFGW/Unicamp
  • 2 Unicamp

Simulação computacional em Python de raios cósmicos ultraenergéticos pelo método de Monte Carlo e análise dos dados do Observatório Pierre Auger

MATEUS ZEFERINO RENNÓ

IFGW/Unicamp

Resumo

O estudo de raios cósmicos permitiu a descoberta de diversas novas partículas na Física como o pósitron e o méson pi. Com o aumento desse campo de pesquisa, a Física Computacional se apresentou como uma ferramenta importante e útil para decifrar a energia, a direção e o fluxo das astropartículas. Nesse sentido, estudamos nesta pesquisa o comportamento dos raios cósmicos ultraenergéticos e as formas de simulá-los computacionalmente. Para isso, utilizamos o Método Monte Carlo, a fim de criar um modelo computacional para descrever a energia das astropartículas que chegam à Terra para, então, comparar a nossa simulação com os dados experimentais providos pelo Observatório Pierre Auger. Após análise, percebemos que nossa simulação representa bem a frequência das energias dos raios cósmicos da ordem de 10^19 eV. Contudo, quando analisamos o fluxo das astropartículas por energias da ordem de 10^17 a 10^20 eV, é possível perceber algumas limitações na simulação. Modelos mais complexos poderão auxiliar nesses entendimentos no futuro.

Apoio/Financiamento da Pesquisa: IC Voluntária

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MATEUS ZEFERINO RENNÓ

Obrigado pela pergunta! No Pierre Auger, não é possível identificar qual partícula iniciou o chuveiro de raios cósmicos. Contudo, é possível saber se são partículas leves (H, He), de massa média  (C, N, O), ou mais pesadas, sendo que o ferro é o núcleo mais pesado. Com isso, é possível estudar a origem da partícula (se é galáctica ou extragaláctica). Com novos detectores, essa determinação deve melhorar.

Autor

MATEUS ZEFERINO RENNÓ

Obrigado pela sugestão! Estou realmente pensando em criar um GitHub para isso. Abraços!

Ariel Tadeu da Silva

Realmente! Eu também estava procurando por algum local para ter acesso ao seu código.

Autor

MATEUS ZEFERINO RENNÓ

Entendo! Se vocês quiserem eu posso disponibilizar o código para vocês. Vou conversar com minha orientadora e retorno com uma resposta.

Autor

MATEUS ZEFERINO RENNÓ

Ariel e Marcos, para qual aplicação vocês usariam o código?

Ellenn Locatelle Bonfim

Olá, eu gostaria  de saber se seria possível você compartilhar o código da simulação. Estou desenvolvendo um projeto de pesquisa sobre simulação Monte Carlo de interação de pósitrons. :) 

Autor

MATEUS ZEFERINO RENNÓ

Oi, Mateus! Como vai? Obrigado pelo comentário!

Podemos pensar em uma simulação como uma regressão (linear, por exemplo). Se queremos prever o comportamento do meu sistema em certo ponto, nós traçamos a regressão e calculamos o valor esperado e a incerteza associada, não é mesmo? Na simulação, o processo é semelhante. Primeiro, queremos entender melhor o comportamento dos dados. Para isso, nós fazemos diversas simulações diferentes e as comparamos com os dados experimentais. Assim, é possível conhecermos melhor o experimento e entender a Física por traz dos dados. Um exemplo simples é o seguinte: Se fizermos uma simulação considerando como hipótese que as partículas têm baixa energia e a simulação não bater com os dados, podemos tentar inferir que a hipótese está errada. Quando a simulação é concordante com os dados, podemos tentar prever o que aconteceria se obtivéssemos um experimento com certa característica. A ideia é a mesma que a regressão linear hahaha!

Alguns topicos que a simulação pode ser aplicada são a busca pela origem das partículas (se elas vem da nossa galáxia ou de fora), o fenômeno que gerou o raio cósmico (por exemplo, uma super nova) e a composição do raio cósmico (por exemplo, núcleo de hélio).

 

Saudades!

 

Autor

MATEUS ZEFERINO RENNÓ

Oi, vic! Tenho, sim! Na verdade, esse trabalho foi dos primeiros meses da minha pesquisa. Estou agora estudando técnicas mais avançadas de simulação e o plano é eu conseguir simular as direções de chegada dos raios cósmicos e comparar com os dados experimentais.

VICTÓRIA DO MONTE RODRIGUES

Legal! Sucesso com s desdobramentos!