Con la instalación de los fotosensores en un observatorio ubicado en la meseta Estuquería cerca de la montaña Chacaltaya, se inició la detección de los rayos cósmicos del universo para el estudio de la dirección y el origen de estas partículas subatómicas.
“El fotomultiplicador es muy sensible a los fotones (partículas que transportan radiación electromagnética) que se producen cuando la partícula de los rayos cósmicos interactúa con el material sensitivo que se encuentra dentro de los detectores (97 en total distribuidos en una red y distantes a 15 metros uno del otro) y que es el centellador (material que centellea, o sea exhibe luminiscencia cuando por él pasa radiación ionizante)”, informó el director del Instituto de Investigaciones Físicas de la Universidad Mayor de San Andrés (UMSA), Martín Subieta.
El observatorio instalado con una moderna tecnología forma parte del experimento Alpaquita, que es una versión pequeña del proyecto Alpaca (por sus siglas en inglés) y que fue presentado cuando el Premio Nobel de Física 2015, el japonés Takaaki Kajita visitó Bolivia el 2016 para impulsar personalmente el proyecto que pretende descubrir a través del análisis de una serie de datos, el origen de las radiaciones que son partículas que tienen una trayectoria bastante errática debido a los campos magnéticos existentes en la Galaxia.
El Instituto de investigaciones Físicas de la Universidad Mayor de San Andrés (UMSA) y el Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos de la Universidad de Tokio, impulsan el experimento con la colaboración de los departamentos de Física y de Ciencias de la Información y Desarrollo Tecnológico y el Centro de Análisis de Datos y Supercómputo de la Universidad de Guadalajara, además de una quincena de instancias científicas del Japón.
Subieta que forma parte de Alpaca, explicó “lo que estamos haciendo en este momento en esencia es detectar rayos cósmicos asociados a particular cargadas que vienen de distintas fuentes como ser la más cercanas proveniente del sol y otras más energéticas que corresponden al espectro de los rayos cósmicos y que llegan de fuentes más lejanas, incluso pueden proceder de fuera de la galaxia”.
Los rayos cósmicos son partículas subatómicas energéticas o con una energía extremadamente elevada como los protones y fotones gamma que llegan del exterior de la Tierra y penetran la atmósfera, al interaccionar con los núcleos del aire atmosférico crean nuevas partículas como el pion, muon, electrón, fotón, además de otros.
Al interior de los detectores, se produce un centelleo que sigue a un espectro de luz donde los fotomultiplicadores actúan eficientemente para ver una frecuencia o longitud de onda.
Perciben esta luz muy pe queña e imperceptible para el ojo humano y que es amplificada en una señal eléctrica, que se va registrando por el sistema de adquisición de datos (electrónica montada en un laboratorio en la meseta Estuquería).
“Ese pulso casi imperceptible de luz se lo hace visible o perceptible con toda la electrónica que se ha montado a esta altura”, agregó Subieta y anunció que posteriormente el observatorio se enfocará en los rayos gamma que son fotones de alta energía, siendo el objetivo final del proyecto Alpaca.
ES COMO UN
“TELESCOPIO”
Pedro Miranda que también forma parte de Alpaca afirmó que, el conjunto de los 97 detectores, por ahora conforman un gran telescopio que “está mirando al cielo para descubrir de dónde están viniendo las partículas secundarias producidas por una partícula primaria”.
Miranda asume que es importante poder diferenciar el “chubasco” (cuando un rayo cósmico interacciona con las moléculas de la atmósfera produce una cascada o chubasco de partículas secundarias) de un protón (partícula pequeña de materia con carga positiva) y un rayo gamma (radiación electromagnética) de alta energía que llega directamente y sin mucha variación desde su origen en el universo.
“Nos interesa saber la dirección de arribo para poder identificar su origen, cuando se trata de protones dan miles de vueltas por el universo y recién llegan a la Tierra, no nos traen una información directa, pero sí una información importante de la energía y qué cantidad están entrando, es útil para poder estudiar el espectro de energía, por ejemplo”, aseveró el experto.
Según el proyecto existen varias observaciones anteriores que mostraron una ligera falta de uniformidad (anisotropía) en las direcciones de llegada de los rayos cósmicos. Hay dos causas posibles para este fenómeno.
Uno es el “flujo” de rayos cósmicos que surge de la influencia del campo magnético interestelar sobre los rayos cósmicos cargados eléctricamente dentro del espacio relativamente cercano al sistema solar
La otra causa de la anisotropía es el movimiento del sistema solar dentro de la Galaxia. Cuando el sistema solar se mueve en una determinada dirección, observamos más rayos cósmicos desde esa dirección en comparación con otras direcciones.
Respecto al beneficio que tiene el experimento para la ciencia, Miranda detalló que se puede conocer más de astrofísica, como por ejemplo: la evolución y la expansión el universo, comprender la parte de su origen, cómo ha sido el Big Bang (gran explosión), “con los datos que obtendremos se podrán confirmar bastantes estudios del universo”.
Adelantó que en los próximos dos años se instalarán 400 detectores de rayos cósmicos y rayos gamma para “poder comprender mejor el universo”. Entre ellos tendremos cuatro detectores de muones (partículas elementales que no se descomponen en otras partículas) que se ubicarán a dos metros bajo tierra, cerca de piscinas con fotomultiplicadores de 12 pulgadas, mientras que los fotomultiplicadores de superficie, actualmente, tienen dos pulgadas.
La altitud del sitio y su ubicación, a diferencia de otros observatorios del planeta, está dirigido de forma directa al centro de la Vía Láctea, siendo el primero a una altura de 4.740 metros en el hemisferio sur con un amplio campo de visión y con la mejor sensibilidad del mundo por la calidad de la tecnología que se instaló en el lugar. (Edwin Conde Villarreal – Ciencia Bolivia).