Científicos crearon un innovador dispositivo para detectar partículas provenientes del espacio

Las partículas cósmicas son fragmentos diminutos de materia que viajan por el espacio y llegan a la Tierra desde el universo.

Parecen un misterio, pero en realidad pasan por el cuerpo humano y el planeta todos los días. Son invisibles y viajan desde lugares lejanos del universo hasta la Tierra.

Detectarlas antes era posible solo al usar equipos muy grandes y costosos en laboratorios avanzados. El físico Spencer Axani, de la Universidad de Delaware, diseñó un pequeño aparato que permite que cualquier persona pueda identificar muones.

Los muones son partículas que llegan a la Tierra luego de que los rayos cósmicos, que vienen del espacio, chocan con la atmósfera.

La innovación de Axani se llama CosmicWatch y los detalles fueron publicados en la revista Journal of Instrumentation. Es un dispositivo que da la posibilidad de estudiar esas partículas fuera de los laboratorios tradicionales.

Axani explicó: “Los detectores nos permiten hacer mucha más física a un costo dramáticamente menor, en una forma compacta y portátil, abriendo la puerta a muchos nuevos tipos de experimentos y oportunidades de divulgación”.

La historia del dispositivo comenzó en 2017, cuando Axani estudiaba en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).

Quería una forma sencilla y barata de detectar muones en el observatorio IceCube, ubicado en la Antártida.

Con unos 100 dólares en componentes electrónicos, Axani creó un detector del tamaño de una caja de galletas. El aparato se ilumina y registra cada vez que un muón pasa por él.

Axani relató que en la mayoría de laboratorios convencionales, “un curso típico de laboratorio de física para estudiantes utiliza un rack de electrónica del tamaño de una pequeña estantería para medir muones”.

El dispositivo no solo ayuda en la educación: ahora forma parte de experimentos internacionales que buscan entender mejor el universo.

La versión más nueva, lanzada este año, tiene funciones que permiten medir el ambiente, soportar altos niveles de radiación y recoger datos a mayor velocidad.

Masooma Sarfraz, quien estudia en el laboratorio de Axani y fue coautor del artículo sobre el detector, contó: “Aunque ya había estudiado los rayos cósmicos, no apreciaba plenamente la física que hay detrás de estos detectores para realmente ‘ver’ el mundo y la producción de partículas atmosféricas”.

También dijo que trabajar con esta creación le acercó a la investigación en física de partículas.

Axani usa el detector como herramienta principal en sus clases de física de partículas, física nuclear y astrofísica. El objetivo es que los estudiantes aprendan experimentando y no solo leyendo libros.

Natasha Holmes, profesora asociada de física en la Universidad Cornell, destacó el impacto educativo: “Los estudiantes parecen realmente entusiasmados haciendo algo que se parece más a lo que hacen físicamente los físicos experimentales y de partículas”.

Holmes resaltó que el detector permite a los alumnos aprender programación, superar desafíos técnicos y acercarse a la ciencia real.

El dispositivo también ha servido para proyectos prácticos. Musarate Shams, estudiante de doctorado en ingeniería cuántica, adaptó el detector con sensores de temperatura y presión.

Así pudo estudiar el comportamiento de los rayos cósmicos en la atmósfera, enviando el dispositivo en un globo a 30.000 metros sobre el nivel del mar.

Shams concluyó: “Es increíble construir algo en el laboratorio en unos pocos días que puede detectar estas partículas asombrosas provenientes de cientos de años luz de distancia”.

Axani quiere que el detector se convierta en una herramienta global de ciencia ciudadana. Así, personas de diferentes países podrán medir muones y compartir los datos por internet.

Además, Axani trabaja en nuevas versiones del detector para mejorar la comunicación de satélites y detectar eventos como erupciones solares.

Sobre el avance del proyecto, Axani afirmó: “Aunque comenzó como un programa educativo, se encontró utilidad en muchas áreas diferentes de la física. Es bastante sorprendente”.