Á procura dos raios cósmicos: de Compostela á Pampa Amarilla

O Observatorio Pierre Auger asume novos retos para a astrofísica de partículas

O Observatorio Pierre Auger asume novos retos para a astrofísica de partículas
Instalación sistema de comunicacións.Foto: grupo de investigación
Ninguén é quen de percibilos, pero mentres vostede le estas liñas o seu corpo está a ser atravesado por raios cósmicos. Cada segundo, un milleiro de partículas altamente enerxéticas por metro cadrado chegan desde o espazo atravesando a atmosfera. Mais se do que falamos é de raios cósmicos de enerxías ultraelevadas, ata dez millóns de veces por riba das que acadan as partículas xeradas no maior acelerador de partículas do mundo, a frecuencia da súa chegada á Terra redúcese de forma radical: apenas tres ou catro por quilómetro cadrado por século, unha moi estraña pegada con orixe en fontes fóra da Vía Láctea da que aínda moi pouco se sabe. Un equipo científico galego participa nun proxecto internacional para coñecer máis estes fenómenos.



Co propósito de resolver os misterios dos raios cósmicos ultraenerxéticos, nos anos 90 iniciouse a creación dun inmenso laboratorio en plena Pampa Amarilla arxentina promovido polos premios Nobel Alan Watson e James Cronin. No proxecto, que implica uns 500 investigadores de grupos de 16 países, participa o equipo da Universidade de Santiago de Compostela que dirixe Enrique Zas, autor de interesantes achegas nunha iniciativa que inicia nova etapa. Zas é tamén o representantes científico de España na maior colaboración internacional arredor do estudo destes fenómenos físicos, da que tamén son parte investigadores das universidades de Granada e Complutense.

A Universidade de Santiago participa no proxecto, impulsado por dous premios Nobel, a través do equipo de Enrique Zas


O laboratorio Pierre Auger xera unha singular paisaxe na Pampa Amarilla, na provincia de Mendoza (Arxentina). Os seus 27 telescopios de fluorescencia e 1.660 detectores espállanse ao longo e largo dunha superficie de 3.000 km2. Cada un destes detectores é un tanque con 12.000 litros de auga pura que rexistran a luz Cherenkov producida por algunhas das partículas que forman parte dunha fervenza que se produce na atmosfera orixinada por un raio cósmico de alta enerxía que bate cun núcleo atómico do aire. As propiedades destas fervenzas de partículas empréganse para estudar a dirección e a masa dos raios cósmicos. Mellorar o traballo de caracterización desas propiedades, entre outros detalles, é o obxectivo do acordo alcanzado este luns polas institucións científicas e axencias que financian o Observatorio Pierre Auger, reunidas na localidade de Malargüe, que acubilla a súa sede.

O Observatorio Pierre Auger xera unha singular paisaxe na Pampa Amarilla, onde ocupa unha superficie de 3.000 km2


As instalacións actuais completáronse en 2008, aínda que o observatorio empezou a rexistrar datos catro anos antes. Os traballos de mellora, baixo o nome Auger Prime, permitirán agora continuar co funcionamento do observatorio ata 2025, dobrando o número de datos acadados. "O Observatorio Pierre Auger ten sido un éxito e contribuíu ao progreso da astrofísica de partículas de xeito moi singular. Os éxitos obtidos marcan novos desafíos que se abordarán grazas a Auger Prime. A física de raios cósmicos vai dar un salto cualitativo sen precedentes, dando lugar tamén a un retorno industrial e científico de primeiro nivel ao noso país", expresa con optimismo o profesor Zas.

Os resultados xa obtidos ofreceron pistas da orixe e natureza dos raios cósmicos ultraenerxéticos, pero queda aínda moito por investigar


Ata o momento, os resultados do Pierre Auger ofreceron pistas da orixe e natureza dos raios cósmicos ultraenerxéticos, pero queda aínda moito por investigar. Algúns dos avances débense ás achegas do equipo de Enrique Zas, no que traballan os profesores Jaime Álvarez, Gonzalo Parente e Ricardo Vázquez, os doutores Inés Valiño e Washington Rodríguez e tres estudantes. Súa foi, por exemplo, a proposta de aproveitar este observatorio para buscar tamén neutrinos, partículas especialmente escorregadizas. "Desenvolvemos o método e aplicámolo aos datos. Aínda que non vimos neutrinos de altas enerxías, as cotas que obtivemos compiten coas doutros experimentos deseñados unicamente para detectaren neutrinos", repasa o científico.

Achegas dende Santiago

O equipo galego tamén propuxo e desenvolveu, entre outras achegas, o método de análise das fervenzas atmosféricas inclinadas. "Isto conduciu a un espectro de enerxías independente e á medida de muóns nas fervenzas, que ten implicacións para coñecermos a natureza das partículas primarias que as inician. Outras medidas do observatorio suxiren núcleos de masa intermedia pero os nosos resultados mostran que as simulacións teñen menos muóns que o que observamos. Entender estes resultados é un dos obxectivos da nova etapa do laboratorio. Coas medidas de fervenza inclinadas púidose estender a rexión do Universo que se pode observar", profunda o catedrático da Facultade de Física compostelá.

De xeito global, un dos resultados máis interesantes acadados polo Observatorio Pierre Auger é a proba de que o fluxo de raios cósmicos decrece máis axiña a altas enerxías cá enerxías máis baixas, o que se pode interpretar como un límite na enerxía que lle confiren ás partículas os fenómenos do cosmos que actúan como aceleradores, como as supernovas, os buratos negros, etc. "Porén, requírense máis medidas para entender estes mecanismos e identificar os obxectos astrofísicos capaces de acelerar partículas a enerxías tan grandes", engádese.

Outro obxectivo na nova etapa de melloras que encara o maior observatorio de raios cósmicos do mundo é tratar de comprobar a física de partículas máis alá das enerxías do LHC, o maior colisor de partículas do mundo, soterrado entre Suíza e Francia.