'Chaparrones' de rayos c¨®smicos

Un consorcio de 14 pa¨ªses est¨¢ construyendo en Argentina, en la Pampa Amarilla, un gigantesco observatorio de los rayos c¨®smicos que chocan con la atm¨®sfera terrestre. Cuando est¨¦ terminado, el complejo tendr¨¢ 1.600 detectores que cubrir¨¢n una extensi¨®n de 3.000 kil¨®metros cuadrados. Eso ser¨¢ en 2005, pero, de momento, los f¨ªsicos celebran ya un hito en este observatorio llamado Pierre Auger con la instalaci¨®n de las primeras 100 estaciones de detecci¨®n, que cubren una superficie superior a los 150 kil¨®metros cuadrados.

"En este momento el Observatorio Auger ya es la red de detectores de rayos c¨®smicos m¨¢s grande del mundo, y ya se est¨¢n registrando con ella enormes frentes de part¨ªculas producidas por rayos c¨®smicos ultraenerg¨¦ticos que inciden sobre las capas altas de la atm¨®sfera", comenta Enrique Zas, profesor del Departamento de F¨ªsica de Part¨ªculas de la Universidad de Santiago de Compostela, y uno de los cient¨ªficos del proyecto.

"Los rayos c¨®smicos ultraenerg¨¦ticos son aut¨¦nticos mensajeros de una parte extrema y desconocida del universo, lo que presenta una gran oportunidad para nuevos descubrimientos. Uno de ellos es desvelar las condiciones bajo las que la naturaleza es capaz de acelerar una diminuta part¨ªcula elemental a una energ¨ªa tan colosal", destaca Zas.

Pero el proyecto Auger es m¨¢s ambicioso a¨²n, y se plantea instalar una red igual a la de la Pampa Amarilla (Oeste de Argentina) en el Hemisferio Norte, en EE UU en concreto, aunque se barajaron hace unos a?os otras localizaciones, incluida Espa?a.

Los rayos c¨®smicos son part¨ªculas del espacio exterior que continuamente bombardean la Tierra y forman cascadas, o chaparrones, al interactuar con part¨ªculas de la atm¨®sfera terrestre. Cada chaparr¨®n se ensancha hasta varios kil¨®metros de extensi¨®n cuando alcanza la superficie del planeta y es registrado por los detectores, explica PhysicsWeb. Los rayos c¨®smicos de baja y media energ¨ªa proceden de explosiones de supernova, pero el origen de los ultraenerg¨¦ticos sigue sin estar claro.

Fue V¨ªctor Hess quien descubri¨® hace un siglo estos rayos c¨®smicos al observar la radiactividad natural, que crec¨ªa a medida que aumentaba la altura. "En 1938, el f¨ªsico franc¨¦s Pierrre Auger, que da nombre a este proyecto, registr¨® por primera vez una cascada atmosf¨¦rica procedente de una part¨ªcula c¨®smica de energ¨ªa superior al mill¨®n de gigaelectronvoltios", recuerda Zas. "Ahora sabemos que algunas de estas part¨ªculas posiblemente son protones o n¨²cleos at¨®micos cien millones de veces m¨¢s energ¨¦ticos que los que se aceleran en el m¨¢s potente acelerador de part¨ªculas terrestres". Y los f¨ªsicos quieren averiguar c¨®mo la naturaleza es capaz de acelerar una part¨ªcula hasta una energ¨ªa tan colosal.

Se han detectado ya rayos c¨®smicos de alta energ¨ªa en los detectores Agsa (Jap¨®n) y Hi-Res (EE UU), pero sus resultados no coinciden, recuerda PhysicsWeb. Estos observatorios utilizan detectores diferentes: el nip¨®n mide la luz que se produce cuando las part¨ªculas de los chaparrones c¨®smicos atraviesan pl¨¢sticos centelleadores; el estadounidense detecta la fluorescencia producida por interacci¨®n con el nitr¨®geno atmosf¨¦rico.

El Observatorio Auger combina dos tipos de detectores. Cuando est¨¦ terminado tendr¨¢ 1.600 de tipo Cerenkov en tanques de agua y 24 telescopios de fluorescencia. Cada uno de los tanques de agua es un cilindro de 1,2 metros de altura y 3,6 de di¨¢metro, y est¨¢n dispuestos en una red hexagonal a una distancia de un kil¨®metro y medio uno del otro.

Unos paneles fotovoltaicos y unas bater¨ªas garantizan la alimentaci¨®n el¨¦ctrica de cada detector y un sistema de telefon¨ªa m¨®vil se encarga de transmitir las se?ales de los chaparrones c¨®smicos captados a un ordenador central para su an¨¢lisis.

Como se calcula que un rayo c¨®smico ultraenerg¨¦tico choca contra la tierra una vez por siglo por kil¨®metro cuadrado, se estima que el Observatorio Auger registrar¨¢ unos 30 anuales, adem¨¢s de muchos otros rayos c¨®smicos de menor energ¨ªa.

El observatorio, con un coste total de 50 millones de euros, es una colaboraci¨®n de 14 pa¨ªses, cinco de ellos de la UE, incluida Espa?a. El grupo de la Universidad de Santiago de Compostela no s¨®lo participa cient¨ªficamente en el proyecto, sino que ha aportado los paneles solares fabricados en Espa?a de las primeras 100 estaciones instaladas y de otras 500 que se colocar¨¢n pr¨®ximamente, se?ala Zas. Tambi¨¦n se prev¨¦ la participaci¨®n de otros equipos espa?oles. Adem¨¢s, el Instituto de Energ¨ªa Solar de la Universidad Polit¨¦cnica de Madrid participa como asesor del sistema de alimentaci¨®n de las estaciones.