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Memoria

Los enigmas del espacio

Hace 100 años se iniciaban las investigaciones sobre rayos cósmicos

FORDHAM UNIVERSITYHess posa en un globoFORDHAM UNIVERSITY

De ser una mera curiosidad científica, los rayos cósmicos pasaron a tener hoy en día un extraordinario status en el campo de las investigaciones físicas. Pueden ayudar a conocer los mecanismos de producción y aceleración de las partículas con más energía hasta los días actuales en la naturaleza, además de ayudar en  nuestra comprensión de procesos extraños, tales como las fluctuaciones cuánticas del espaciotiempo. El mayor laboratorio al aire libre del mundo, el Observatorio Pierre Auger, ubicado en los Andes argentinos, fue concebido para intentar dar respuesta a las preguntas que sobre el fenómeno fueron surgiendo. Pero a comienzos del siglo XX, lo único que se anhelaba era medir la radiación natural del ambiente. Se sabía que el subsuelo tiene elementos químicos que emiten radiación y se creía que esa fuerza disminuye cuando nos alejamos de la superficie. El físico alemán Theodor Wulf realizó un primer experimento en 1910: llevó un electroscopio (un detector de radiación) a la torre Eiffel, 300 metros por encima del suelo. Y descubrió que la radiación era menos intensa en la altura que en el suelo, confirmando así lo que se pensaba en la época.

El físico austríaco Victor Hess decidió intentar algo más radical y realizó entonces 10 vuelos llevando consigo un electroscopio y una tripulación de tres hombres. En uno de estos vuelos, el día 7 de agosto de 1912, constató que a 5 mil metros de altura el nivel de radiación era 16 veces mayor que en el suelo: cuanto más alto, menos atmósfera existe para blindarnos de la radiación. “Los resultados de estas observaciones parecen explicarse mejor por la existencia de una radiación de gran poder penetrante entrando en nuestra atmósfera”, escribió Hess. En 1936, el físico ganó el Nobel debido a ese descubrimiento.

“El gran mérito de Hess fue el tener la audacia de interpretar aquel fenómeno correctamente”, dice Carlos Escobar, físico de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) y uno de los líderes del consorcio internacional formado por 19 países que lleva adelante el proyecto Auger. Antes del reconocimiento a Hess, hubo una discusión sobre la naturaleza de los rayos cósmicos que llegó a la primera página del New York Times. Robert Millikan creía que éstos constituían una forma de radiación electromagnética, al igual que los  rayos gama. Pero Arthur Compton demostró que eran partículas cargadas y cerró el debate en 1932.

UNICAMPCésar Lattes exponiendo placa en ChacaltayaUNICAMP

Los experimentos del francés Pierre Auger se erigieron en una divisoria de aguas de la física de radiación cósmica, según Escobar. Auger dispuso detectores distantes unos de otros en el Pic du Midi, en los Alpes, en 1935, y notó que todos se disparaban juntos. “Para Auger, había partículas con una energía extraordinaria entrando en la atmósfera, chocándose con otras partículas y provocando una lluvia de partículas secundarias”. El francés denominó a este fenómeno duchas aéreas extensas. En 1939, los brasileños Marcello Damy y Paulus Pompeia y el ruso Gleb Wataghin detectaron en el túnel de la avenida 9 de Julho, en São Paulo, las duchas penetrantes, partículas capaces de atravesar el suelo (lea el artículo sobre Damy).

La mayor repercusión de estos trabajos en Brasil se dio en 1947, cuando César Lattes y el italiano Giuseppe Occhialini detectaron el mesón pi en los Pirineos, con un equipo encabezado por el inglés Cecil Powell. Lattes confirmó la existencia de esta partícula en la montaña Chacaltaya, en Bolivia. El brasileño supo valerse del prestigio adquirido y fue uno de los creadores del Centro Brasileño de Investigaciones Físicas (CBPF) con sede en Río, y de laboratorios en la Universidad de São Paulo, en la Unicamp y en Chacaltaya.

Los estudios sobre la radiación cósmica fueron avanzando hasta que nació el Observatorio Pierre Auger, en 2005. El objetivo de ese proyecto es investigar las partículas cósmicas de energía altísima – 1020 electrón-voltios, o un 1 seguido de 20 ceros –, cuya detección es mucho más rara que las de baja energía. Éstas últimas llegan a la Tierra en cantidades de miles de millones por segundo. Los  investigadores del Auger descubrieron en 2007 que las partículas de alta energía llegan provenientes de galaxias vecinas a la Vía Láctea (lea en Pesquisa FAPESP nº 142). Ahora, entre otras dudas, resta que saber qué tipo de partículas son exactamente.

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