Os raios ca³smicos sãopartículas atômicas de alta energia bombardeando continuamente asuperfÍcie da Terra quase a  velocidade da luz. O campo magnético do nosso planeta protege asuperfÍcie da maior parte da radiação gerada por essas partículas Ainda assim, os raios ca³smicos podem causar mau funcionamento eletra´nico e são a principal preocupação no planejamento de missaµes espaciais.

Os pesquisadores sabem que os raios ca³smicos se originam de uma infinidade de estrelas na Via La¡ctea, incluindo nosso sol e outras gala¡xias. A dificuldade érastrear aspartículas atéfontes especa­ficas, porque a turbulaªncia do gás interestelar, plasma e poeira faz com que elas se espalhem e se espalhem em diferentes direções.

No AIP Advances , os pesquisadores da University of Notre Dame desenvolveram um modelo de simulação para entender melhor essas e outras caracteri­sticas de transporte de raios ca³smicos, com o objetivo de desenvolver algoritmos para aprimorar as técnicas de detecção existentes.

A teoria do movimento browniano égeralmente empregada para estudar as trajeta³rias dos raios ca³smicos. Muito parecido com o movimento aleata³rio daspartículas de pa³len em um lago, as colisaµes entre os raios ca³smicos dentro de campos magnanãticos flutuantes fazem com que aspartículas se propelam em diferentes direções.

Mas esta abordagem de difusão cla¡ssica não aborda adequadamente as diferentes taxas de propagação afetadas por diversos ambientes interestelares e longos períodos de vazios ca³smicos. Aspartículas podem ficar presas por um tempo em campos magnanãticos, o que as desacelera, enquanto outras são lascadas em velocidades mais altas por meio de explosaµes de estrelas.

Para abordar a natureza complexa da viagem de raios ca³smicos, os pesquisadores usam um modelo de espalhamento estoca¡stico, uma coleção de varia¡veis ​​aleata³rias que evoluem ao longo do tempo. O modelo ébaseado no movimento browniano geomanãtrico, uma teoria de difusão cla¡ssica combinada com um ligeiro desvio da trajeta³ria em uma direção.

Em seu primeiro experimento, eles simularam raios ca³smicos movendo-se pelo espaço interestelar e interagindo com nuvens magnetizadas localizadas, representadas como tubos. Os raios viajam sem serem perturbados por um longo período de tempo. Eles são interrompidos por uma interação caa³tica com as nuvens magnetizadas, resultando em alguns raios reemitindo em direções aleata³rias e outros permanecendo presos.

A análise numanãrica de Monte Carlo, baseada em amostragem aleata³ria repetida, revelou faixas de densidade e forças de reemissão das nuvens magnanãticas interestelares, levando a distribuições enviesadas ou de cauda pesada dos raios ca³smicos em propagação.

A análise denota comportamento superdifusivo acentuado. As previsaµes do modelo concordam bem com as propriedades de transporte conhecidas em meios interestelares complexos.

"Nosso modelo fornece informações valiosas sobre a natureza de ambientes complexos atravessados ​​por raios ca³smicos e pode ajudar a avana§ar as técnicas de detecção atuais", disse o autor Salvatore Buonocore.