En
noviembre de 2008 se inauguró en Mendoza el observatorio
de rayos cósmicos Pierre Auger, el proyecto de astrofísica
más grande del mundo. el físico egresado de la UBA
Javier Tiffenberg, integrante de uno de los grupos de investigación
que trabajan en el emprendimiento, NOS brinda detalles sobre esta
iniciativa y explica qué son estas partículas que
llegan desde el espacio y bombardean permanentemente el planeta
y por qué se eligió a la Argentina para instalar el
proyecto.
El
equipo de investigadores está conformado por unos 400 científicos
de unos 20 países; la inversión total será
de USD. 58 MM.; tiene una extensión de 3.000 km2; se habilitaron
1.600 tanques detectores de partículas; 24 telescopios de
fluorescencia y el proyecto tendrá una vida de 20 años.
Estos son algunos ítems a considerar para dimensionar la
magnitud del observatorio Pierre Auger, proyecto que la UNESCO decidió
en 1995 que tuviera su sede en Argentina, en la localidad mendocina
de Malargüe.
El
observatorio tiene por objeto la detección de las partículas
subatómicas que llegan a la Tierra desde el espacio exterior
y que son denominadas rayos cósmicos, poniendo especial énfasis
en los de ultra alta energía. Esta energía es 100
millones de veces mayor que la que puede utilizarse para cargar
una partícula subatómica con los más potentes
acelerados construidos en el mundo, como el flamante LHC (Large
Hadron Collider). El inconveniente es que este tipo de rayos cósmicos
resulta de muy difícil detección ya que llegan muy
pocos, apenas uno por km2 por siglo.
El
físico Javier Tiffenberg que nos ha atendido y facilitado
nuestra tarea haciendo la nota bien accesible está dedicado
a la detección de neutrinos de alta energía, partícula
que postulan diversos modelos teóricos pero que nunca, hasta
ahora, pudo ser observada (los neutroninos supuestamente son más
veloces que la luz).
Tiffenberg
acaba de presentar los resultados del trabajo del grupo en Polonia,
en la International Cosmic Ray Conference (ICRC), una de las conferencias
sobre rayos cósmicos más importantes del mundo.
-¿Qué
significa la denominación “rayos cósmicos”?.
-Rayo
cósmico es un término genérico empleado para
llamar un montón de cosas diferentes que llegan a la atmósfera
terrestre desde el espacio exterior. En general, hace referencia
a partículas subatómicas masivas como protones, núcleos
de hierro, núcleos de helio, etc. Pero también se
incluyen partículas que no tienen masa como los fotones.
Pueden venir de objetos cercanos o desde muy lejos. De baja energía
llegan muchísimos, nos atraviesan todo el tiempo. Por ejemplo,
en diez cm2 que es la superficie de una mano, nos atraviesa uno
por segundo. A medida que uno va subiendo en energía cada
vez llegan menos partículas. Auger es un experimento que
va a durar 20 años, según está planificado.
La idea de que dure todo este tiempo responde a que de muy alta
energía llegan muy pocos rayos: uno por kilómetro
cuadrado por siglo. Entonces, para tener suficiente información,
se necesita mucho tiempo de observación.
-¿Los
rayos cósmicos pueden representar algún peligro para
la vida?
-Los
rayos cósmicos existen desde que existe la atmósfera
en la Tierra y desde antes también. Por lo tanto, toda la
vida en la Tierra ha evolucionado con la presencia de rayos cósmicos.
Hay otras radiaciones naturales que están en la Tierra, que
son mucho más peligrosas para la vida que los rayos cósmicos.
Pero, a la vez, es cierto que los rayos cósmicos no son inocuos
por completo. Las chances de que una partícula de alta energía
modifique el ADN no son despreciables. Pero, lo que sucede, es que
cuando llegan a la atmósfera es como si chocaran contra una
pared. Tal vez hayan escuchado que la energía y la materia
se pueden convertir la una en la otra, el famoso postulado de Einstein.
Bueno, cuando llega una partícula de muy alta energía
y choca con alguna molécula de aire que está en la
atmósfera, parte de su energía puede ser transformada
en nuevas partículas y, a su vez, estas nuevas partículas
también tendrán muchísima energía. Con
muy alta probabilidad van a interactuar muy pronto con moléculas
de la atmósfera y van a generan nuevas partículas
que también tendrán alta energía, y así
sucesivamente. Así se genera una especie de efecto cascada
y, al final, a la superficie de la Tierra tal vez lleguen millones
de partículas pero de menos energía, con lo que es
muy difícil, casi imposible, que nos pegue una partícula
de alta energía.
-¿Es
verdad que a partir de los rayos cósmicos podría obtenerse
información acerca de los orígenes del Universo?
-Es
cierto. Y es cierto de muchas maneras. Hay que pensar que se detectan
partículas que provienen de distancias enormes y que traen
información que no puede obtenerse de otro modo. Por ejemplo:
cómo son los campos magnéticos entre galaxias, cuál
es la cantidad de materia que hay en distintos lugares, o cuáles
son los mecanismos de aceleración que producen estos rayos
cósmicos. Puede conocerse muchísima información
o parámetros del Universo que hoy se ignoran e incorporarlos
en los modelos actuales y, de esta manera, conocer mejor el Big
Bang.
-Esas
partículas que llegan desde tan lejos ¿pudieron haberse
generado apenas momentos después del Big Bang?
-Existe
algo llamado “radiación cósmica de fondo”
que son fotones que se generaron muy cerca del Big Bang y que todavía
están circulando por el Universo. Pero las partículas
de alta energía que nosotros vemos, si bien pueden venir
de muy lejos -y cuanto más lejos, más atrás
en el tiempo-, no esperamos que vengan de tan atrás, porque
si vinieran de tan atrás deberían haberse frenado
justamente por su interacción con la radiación cósmica.
De todas maneras nos traen información de objetos astronómicos
que están muy lejos de nosotros y es una nueva forma de acceder
a ellos. Con los nuevos observatorios como Auger, se dio comienzo
a un nuevo tipo de astronomía que se podría llamar
“astronomía material”, que es un término
que en algún momento leí y me pareció una metáfora
muy buena, porque uno empieza a saber cosas de objetos lejanos,
a partir de pedacitos de materia que nos llegan de ellos.
-¿Por
qué eligieron instalar el proyecto Pierre Auger en Argentina?
-El
proyecto Auger es una colaboración internacional que se inició
hace unos 15 o 20 años, y se pensó como un experimento
que pueda detectar rayos cósmicos a gran escala. Como llegan
tan pocos, se necesitaba que el lugar fuera enorme, del orden de
los 3.000 km2, que son como veinte Buenos Aires. Se buscaba que
estuviera en el hemisferio sur porque otros experimentos similares
pero más chicos habían estado en el hemisferio norte.
En cuanto a las características que tenía que tener
el lugar para emplazar el observatorio, se requería que fuera
elevado, de alrededor de 1.400 metros por encima del nivel del mar,
que fuera una planicie, que tuviera muy buenas condiciones climatológicas,
aire limpio, con pocas basuras y aerosoles, y sin luz de ciudades,
entre otras cosas. Esto significaba áreas enormes, poco habitadas
y que estuvieran elevadas. No son muchos los lugares que pueden
reunir todas estas características. En definitiva quedaron
dos o tres, entre los cuales estaba Malargüe. Por último,
ganó Argentina porque tiene una comunidad importante de físicos
que podía aportar y trabajar en el experimento.
-¿Cuáles
son las diferencias entre un observatorio tradicional con un telescopio
óptico y un proyecto como el Auger?
-Con
un telescopio óptico se pueden observar hasta pequeños
detalles de los objetos que se estudian. Con la astronomía
material los detalles finos de los objetos no van a poder determinarse,
al menos con la tecnología actual y con la que habrá
por mucho tiempo. Entonces, uno tiene que cambiar la idea. No se
va a hacer una imagen hermosa de un objeto estelar, pero sí,
al mirar una región grande del espacio, podrá decirse
si la partícula viene de acá o de allá.
-¿Otra
diferencia es que en observatorios como el Auger uno debe estar
a la espera de los objetos?
-Claro,
no los puede ir a buscar. Alguien podría preguntar: “¿Si
estos rayos de tan alta energía llegan y colisionan en la
atmósfera, para qué construyen el LHC?” Bueno,
la respuesta es que en el LHC, cuando se genera una colisión,
se produce en un lugar hacia donde están apuntando impresionantes
detectores de centenas de toneladas que están mirando ese
punto para captar todo lo que sucede. Cuando llega un rayo cósmico,
uno no tiene idea de por dónde va a pasar. No se pueden tener
detectores que vean con ese nivel de detalle. Uno observa con un
detalle muchísimo más grueso.
-¿Podríamos
decir que en Auger hay numerosos detectores distribuidos a lo largo
de todo el campo, que están prendidos todo el tiempo y graban
toda la información que captan. Entonces, cuando pasa el
rayo eso queda grabado y después se analiza esa información?
-Exactamente.
No es que uno esté mirando en tiempo real y forme la imagen.
Hay todo un procesamiento de los datos y una reconstrucción
posterior del evento de rayo cósmico hasta que pueda llega
a decirse: “Sí, vino un rayo cósmico de tanta
energía, de tal dirección”.
-¿En
qué consiste tu trabajo en el proyecto Auger?
-Los
rayos cósmicos son un término general para todo tipo
de partículas que llegan desde el espacio, entre ellas, neutrinos.
Los neutrinos de alta energía son partículas subatómicas
muy difíciles de detectar. Yo estoy trabajando, en colaboración
con un grupo de España, en la detección de neutrinos
de ultra alta energía. Su importancia radica en que, según
nuestro entendimiento actual, por cada rayo cósmico de alta
energía que llega al planeta tendría que haber al
menos un neutrino de alta energía. Sin embargo, hasta el
momento no se ha detectado ninguno.
-Es
decir que es un postulado de los modelos teóricos que requiere
comprobación.
-Es
un resultado esperado en el que coinciden distintos modelos teóricos
que compiten entre sí. Pero, como son tan difíciles
de detectar, el hecho de que no los hayamos visto hasta ahora no
destruye las teorías. Para lograrlo, como nunca vimos uno,
tenemos que definir cómo creemos que se vería y después
buscarlo en los datos obtenidos por el observatorio.
-¿Con
la tecnología utilizada en el Auger deberían detectarse
esas partículas?
-Tenemos
esa esperanza. Pero, aunque no veamos nada, sigue siendo un resultado
interesante. Alguien dijo que la física de neutrinos es el
arte de aprender mucho sin ver nada. Hace poco tiempo también
se inició un experimento en el hielo llamado IceCube, que
apunta a detectar neutrinos, si bien no de tan alta energía
como se esperaría ver en Auger, en un nivel en el que uno
espera que sean más numerosos. Si IceCube empieza a dar resultados
nos daría más esperanzas de que nosotros en Auger
los vayamos a ver
Gentileza:
Infouniversidades.
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