O Observatório Pierre Auger foi construído com o objetivo de dar um contributo essencial no estudo de Raios Cósmicos de muito alta energia, na compreensão da sua origem e natureza e também para estudar as interações das partículas a essas altas energias. Atualmente, a colaboração é constituída por cerca de 500 físicos de mais de 90 instituições em 16 países. O Observatório, situado na Argentina, iniciou a sua tomada de dados em 2004 e a sua construção foi finalizada em 2008. É um detetor híbrido que combina um array de detetores de superfície (SD) com telescópios de fluorescência (FD) que observam a atmosfera por cima do array. O SD cobre uma área efetiva de 3000 km^2 com tanques de água de efeito Cherenkov. Entre 2008 e 2014, a Colaboração publicou 50 artigos que tiveram mais de 5800 citações, incluindo 6 artigos classificados entre os mais citados nas revistas Physics Review Letters, Astroparticle Physics Journal e Nuclear Instruments and Methods.

Os dados adquiridos por Auger contribuíram para importantes descobertas na física de raios cósmicos de energias extremas. A supressão no fluxo de raios cósmicos para energias superiores a 5,5x10^19 eV foi inequivocamente estabelecida e foram encontradas evidências de anisotropia na distribuição das direções de chegada das partículas com energias mais elevadas. A natureza (composição) dos raios cósmicos de muito alta energia foi estimada e é interpretada usualmente como uma transição inesperada de elementos leves a pesados para energias superiores a 3x10^18 eV. No entanto, os resultados são igualmente compatíveis com misturas de diferentes tipos de primários bem como com uma mudança drástica da física das interações hadrónicas a muito altas energias. A secção eficaz protão-ar a uma energia no centro de massa de 57 TeV foi medida. Os fortes limites impostos nas magnitudes do fluxo de fotões e neutrinos permitiram excluir a maioria dos modelos de produção de raios cósmicos a partir da desintegração de partículas super-massivas presentes nas primeiras fases do Universo.

Atualmente, Auger é o maior detetor de raios cósmicos do mundo e tem originado importantes avanços. No entanto, ainda existem várias questões em aberto. Para os próximos anos, os principais objetivos são:

• Averiguar a origem da supressão do fluxo e a composição dos primários às energias mais altas;
• Procurar isolar a componente de protões primários até às energias mais altas, procurando uma sensibilidade que permita separar uma componente tão pequena quanto 10%;
• Estudar os chuveiros atmosféricos e a física das interações hadrónica, tentando explorar a física de partículas a energias muito além das que podem ser obtidas em aceleradores terrestres.

Para responder a estas perguntas científicas, a Colaboração Auger tem por objetivo um programa de upgrade do Observatório. Auger propõe, nomeadamente, um reforço das capacidades de deteção de muões no detetor de superfície.

O grupo possui um vasto conhecimento na física dos chuveiros atmosféricos e tem uma visão clara e ideias próprias quanto ao desenvolvimento de futuros detetores. O grupo do LIP está focado principalmente na exploração do potencial para o estudo da física de partículas no Observatório, nomeadamente nos estudos que visam entender as interações a altas energias, através de uma janela que é complementar ao LHC. Com efeito, o grupo detém, competências em domínios específicos reconhecidas mundialmente. No que diz respeito ao desenvolvimento do detetor, o grupo possui: fortes competências na simulação, em particular GEANT4, estando preparado para participar nos seus desenvolvimentos futuros; Instalações de desenvolvimento RPC e produção de RPCs no LIP-Coimbra, com uma equipa que é referência mundial em RPCs, e com um vasto conhecimento sobre as suas aplicações em experiências de raios cósmicos;  um laboratório de eletrónica rápida no LIP-Lisboa, dedicado ao desenvolvimento de sistemas digitais de aquisição de dados e à construção de protótipos de deteção de  raios cósmicos.

A equipa do LIP é relativamente grande, tanto em número de membros, como em competências. Apesar da maioria da equipa se encontrar em Lisboa, os 3 polos do LIP trabalham em estreita parceria, sendo que equipa de Coimbra é especialista em RPCs e a equipa do Minho está especializada na análise de dados. Finalmente, o grupo de raios cósmicos do LIP possui condições únicas para desempenhar um papel preponderante a nível mundial nas atividades de I&D na área da análise da física de raios cósmicos em Auger. O grupo também atua como uma excelente plataforma de treino académico e de difusão do conhecimento.

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Responsável de Grupo:  

Pedro Assis