Radiaci¨®n c¨®smica en La Palma

La existencia de part¨ªculas ionizantes de alta energ¨ªa procedentes del espacio y que bombardean la atm¨®sfera terrestre como una lluvia incesante fue demostrada en 1912, cuando Victor Hess ascendi¨® por primera vez en un globo con aparatos de medida de la ionizaci¨®n del aire hasta una altura de cinco kil¨®metros. Observ¨®, en contradicci¨®n con la opini¨®n de los cient¨ªficos de la ¨¦poca, que, a medida que ascend¨ªa, la ionizaci¨®n del aire aumentaba. Este fen¨®meno s¨®lo se puede explicar asumiendo la existencia de part¨ªculas de alta energ¨ªa procedentes del cosmos.El ritmo medido de llegada de part¨ªculas c¨®smicas a nivel del mar es de unas 200 part¨ªculas por segundo y por Metro cuadrado. ' Hasta los a?os cincuenta, con el estudio de la radiaci¨®n c¨®smica se descubrieron nuevas part¨ªculas elementales: positr¨®n, mu¨®n, pi¨®n, etc¨¦tera.

La radiaci¨®n c¨®smica est¨¢ formada por part¨ªculas con carga el¨¦ctrica, como protones, n¨²cleos at¨®micos (por ejemplo, el hierro) y electrones, y part¨ªculas neutras, como los rayos gamma. Algunas part¨ªculas c¨®smicas tienen energ¨ªas tan altas (100 millones de veces mayor que la energ¨ªa m¨¢xima obtenida con el m¨¢s potente acelerador de part¨ªculas terrestre), que a¨²n hoy en d¨ªa se est¨¢ debatiendo el mecanismo de aceleraci¨®n con el que se alcanzan semejantes energ¨ªas. A pesar de que la radiaci¨®n c¨®smica se descubri¨® hace casi 90 a?os, su origen sigue siendo un misterio.

Las part¨ªculas c¨®smicas con carga el¨¦ctrica llegan distribuidas is¨®tropamente al ser deflectadas por el d¨¦bil campo magn¨¦tico interestelar. La radiaci¨®n gamma, al ser neutra, llega a la Tierra sin desviarse, por lo que su detecci¨®n permite conocer su origen. La radiaci¨®n c¨®smica de baja y media energ¨ªa s¨¦ mide directamente con peque?os detectores instalados en globos o en sat¨¦lites, y la de alta energ¨ªa, de forma indirecta con grandes detectores terrestres.

Cuando un rayo c¨®smico de alta energ¨ªa llega a la atm¨®sfera terrestre, colisiona con sus mol¨¦culas, produciendo part¨ªculas secundarias menos energ¨¦ticas que, por choques sucesivos, originan una cascada atmosf¨¦rica de millones de nuevas part¨ªculas que pueden ser detectadas en el suelo. Las cascadas pueden tener varios cientos de metros de di¨¢metro y llegan como un cono de luz y part¨ªculas que dura un tiempo muy breve, algunos nanosegundos (10 -9 segundos).

En el observatorio del Roque de los Muchachos (isla de La Palma), del Instituto de Astrof¨ªsica de Canarias, a 2.200 metros de altura, est¨¢ instalado HEGRA (High Energy Gamma Ray Astronomy), el experimento de detecci¨®n de radiaci¨®n c¨®smica m¨¢s complejo que existe actualmente en el mundo. La energ¨ªa de las part¨ªculas detectadas en HEGRA es al menos un bill¨®n de veces mayor que la energ¨ªa de la luz de las estrellas detectada por los telescopios ¨®pticos convencionales.

Los 345 detectores de HEGRA -de diferente tipo- y un sistema de seis telescopios especiales, ocupan una zona cuadrada de unos 40.000 metros cuadrados. El experimento funciona gracias al esfuerzo conjunto de cient¨ªficos de las universidades alemanas de Hamburgo, Kiel y Wuppertal; de la Universidad Complutense de Madrid, y de tres institutos de investigaci¨®n: los Max Planck alemanes en Heidelberg y en Munich, y uno armenio, en Erevan.

Los detectores HEGRA permiten conocer la direcci¨®n, energ¨ªa y naturaleza de la part¨ªcula c¨®smica primaria que produce la cascada atmosf¨¦rica. Los telescopios HEGRA han identificado varios objetos emisores de radiaci¨®n gamma de alta energ¨ªa: la nebulosa del Cangrejo (restos de la explosi¨®n de una supernova en el a?o 1054, que fue tan intensa que los astr¨®nomos chinos de la ¨¦poca la observaban durante el d¨ªa) y dos galaxias activas: Mrk421 y Mrk501.