Los rayos cósmicos son partículas que llegan desde el espacio y bombardean constantemente a la Tierra desde todas las direcciones. La mayoría de estas partículas son núcleos de átomos o electrones. Algunas de ellas son más energéticas que cualquier otra partícula observada en la naturaleza.

Desde su nacimiento, hace más de 4.600 millones de años, la Tierra es permanentemente bombardeada por ellos. Los rayos cósmicos ultra-energéticos viajan a una velocidad cercana a la de la luz y tienen cientos de millones de veces más energía que las partículas producidas por cualquier acelerador en el mundo.

Argentina es líder en este tipo de estudios, gracias al funcionamiento desde hace varios años del Observatorio Pierre Auger, en Mendoza. Pero ahora, el desafío es medirlos desde uno de los lugares más hostiles del planeta: la Antártida.

Los científicos y técnicos que instalarán el valioso aparato captador de rayos cósmicos
Los científicos y técnicos que instalarán el valioso aparato captador de rayos cósmicos

Así, un grupo de científicos argentinos desarrolló el primer detector antártico nacional de estos rayos cósmicos, que buscará comprender el origen de estas emisiones energéticas y saber un poco más para prevenir fallos en los sistemas de geoposicionamiento y los satélites.

Durante enero y febrero, se instalará en la Base Marambio "Neurus", el nuevo detector de rayos cósmicos, que fue desarrollado por investigadores del CONICET en el Instituto de Astronomía y Física del Espacio junto a colegas del Instituto Antártico Argentino y los departamentos de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos y de Física de la UBA.

"Nos interesa entender el flujo de rayos cósmicos, su variabilidad y su vínculo con las condiciones del viento solar y la actividad solar", explica el doctor Sergio Dasso, investigador principal del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) en el Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE, CONICET-UBA) y profesor regular de la Universidad de Buenos Aires (UBA) en los departamentos de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos y de Física, quien lidera el proyecto del detector de partículas, desarrollado íntegramente en el IAFE.

La base Marambio está permanentemente habitada todo el año
La base Marambio está permanentemente habitada todo el año

El equipo está integrado por Adriana Gulisano del Instituto Antártico Argentino y Sergio Dasso, ambos físicos, junto a Omar Areso, experto en electrónica y en mecánica y personal de apoyo del IAFE, y Matías Pereira, experto en computación y personal de apoyo del IAFE. En la primera etapa tuvieron la colaboración de investigadores del Centro Atómico Bariloche que participan en el Observatorio Pierre Auger.

Cómo funcionará el detector

Dicho proyecto está enmarcado en una colaboración latinoamericana llamada LAGO, por su sigla en inglés Latin American Giant Observatory, que es un spin-off del Observatorio Pierre Auger. Tiene la misma tecnología que los detectores de superficie: se llena un recipiente de agua, y cuando pasa una partícula relativista con carga eléctrica, el recipiente se inunda de luz debido a un efecto que se llama radiación Cherenkov en agua. Dicha luz se detecta con un amplificador de la señal, un fotomultiplicador que logra incrementar esta cantidad de fotones y la transforma en una señal electrónica que luego podemos adquirir y almacenar en una computadora.

Así será el tanque que buscará detectar estas partículas viajeras espaciales
Así será el tanque que buscará detectar estas partículas viajeras espaciales

Cabe destacar que la instalación del detector de rayos cósmicos está enmarcada en un proyecto conjunto con el Instituto Antártico Argentino que hizo un aporte esencial en la infraestructura y el transporte de los investigadores.

Instalar dicho equipo que pesa más de una tonelada y ocupa 2 m², en la Antártida tiene como ventaja que, debido al campo geomagnético, las partículas cósmicas cargadas tienen mayor facilidad para ingresar al entorno espacial de la Tierra, entonces se observan mayores flujos y se puede tener mayor información en altas latitudes que en regiones ecuatoriales.

Una de las principales ventajas que tiene el equipo respecto de otros es que se puede discriminar energía, no solamente contar y caracterizar cuántas partículas por unidad de superficie y por unidad de tiempo están llegando a la superficie de la Tierra, sino que, además, se pueden clasificar bandas de energía. "Eso nos va a permitir avanzar en el conocimiento significativamente respecto a lo que hoy se conoce", dice Dasso.

Se podrá contar y caracterizar cuántas partículas por unidad de superficie y por unidad de tiempo están llegando a la superficie de la Tierra
Se podrá contar y caracterizar cuántas partículas por unidad de superficie y por unidad de tiempo están llegando a la superficie de la Tierra

La información que mida el detector es almacenada localmente en varios discos rígidos de gran capacidad, pero al mismo tiempo una síntesis de esos datos que realiza un programa de computadora va a ser transmitida en tiempo real en los servidores del IAFE, y puesta a disposición de la comunidad en tiempo real.

Ciencia en la Antártida

"Las aplicaciones de este detector son múltiples, en particular hacemos investigaciones en ciencia básica en conjunto con el Departamento de Ciencias de la Atmósfera y de los Océanos de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA. Realizamos una caracterización del efecto que tiene la atmósfera sobre esta cascada de partículas que se desarrolla a partir de los rayos cósmicos primarios que vienen del espacio exterior. Finalmente, observamos los flujos de partículas secundarias. Por otro lado, los datos al estar operativos en tiempo real son muy importantes para monitorear las condiciones de la meteorología del espacio", resaltó el experto.

La mayoría de estas partículas son núcleos de átomos o electrones
La mayoría de estas partículas son núcleos de átomos o electrones

"Esto tiene que ver con el clima espacial y este monitoreo que vamos a reportar desde Argentina va a ser relevante para determinar si los niveles de radiación son razonables o muy altos y si es necesario tomar decisiones en el rerruteo de vuelos o la cancelación de vuelos polares, por ejemplo", afirma el físico argentino, que tiene un posdoctorado en la National Aeronautics and Space Administration (NASA) y es miembro del panel de expertos en 'Space Weather' de la Organización Mundial de Meteorología (OMM).

En Argentina hay varios satélites y las condiciones de la meteorología espacial también pueden llegar a influir en el daño que sufren los mismos por incrementos en los niveles de radiación.

"Entonces el monitoreo que vamos a lograr en tiempo real en la Antártida va a colaborar para caracterizar esas condiciones", sostiene Dasso, y agrega: "Estamos muy entusiasmados porque vamos a instalar y realizar las primeras mediciones de un equipo que fue completamente desarrollado en Argentina en un marco latinoamericano".

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