{"id":112620,"date":"2013-04-04T14:45:10","date_gmt":"2013-04-04T17:45:10","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=112620"},"modified":"2013-06-25T15:38:41","modified_gmt":"2013-06-25T18:38:41","slug":"el-largo-periplo-de-los-rayos-cosmicos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/el-largo-periplo-de-los-rayos-cosmicos\/","title":{"rendered":"El largo periplo de los rayos c\u00f3smicos"},"content":{"rendered":"

Publicado en diciembre de 2007<\/em><\/p>\n

Una duda antigua sobre los rayos c\u00f3smicos puede haber sido resuelta. Hace casi 70 a\u00f1os el f\u00edsico franc\u00e9s Pierre Auger detect\u00f3 estas part\u00edculas \u2013las m\u00e1s energ\u00e9ticas del Universo\u2013 deshaci\u00e9ndose en miles de millones de otras al chocar contra la atm\u00f3sfera terrestre, pero no ten\u00eda ninguna certeza sobre dos puntos aparentemente sencillos: de d\u00f3nde podr\u00edan venir y\u00a0 qu\u00e9 exactamente eran. Pero ahora, un equipo integrado por 370 investigadores de 17 pa\u00edses, incluido Brasil, tienen una respuesta para la primera pregunta (la segunda contin\u00faa en el aire). Como fue detallado en la edici\u00f3n de Science del 9 de noviembre, los rayos c\u00f3smicos de energ\u00eda m\u00e1s alta se formar\u00edan en las proximidades de los agujeros negros \u2013devastadores de materia y energ\u00eda\u2013 encontrados en los n\u00facleos de galaxias activas de las vecindades de nuestra propia galaxia, la V\u00eda L\u00e1ctea.<\/p>\n

Los rayos c\u00f3smicos de energ\u00eda m\u00e1s alta nacen en medio de una mezcla de part\u00edculas cargadas el\u00e9ctricamente que los agujeros negros m\u00e1s activos liberan despu\u00e9s de que se sacian de gases, polvo c\u00f3smico y estrellas. Esta situaci\u00f3n dantesca pasa en galaxias activas como la Centauro A, la m\u00e1s pr\u00f3xima, a 12 millones de a\u00f1os luz de la V\u00eda L\u00e1ctea, o en otras ubicadas hasta a 300 millones de a\u00f1os luz \u2013no es tan lejos si recordamos que el Universo se extiende por 13 mil millones de a\u00f1os luz. Los rayos c\u00f3smicos de energ\u00eda m\u00e1s alta que llegaron hoy a la Tierra pueden por lo tanto haberse originado en las v\u00edsperas de una superextinci\u00f3n que borr\u00f3 del mapa el 95% de las formas de vida en nuestro planeta (hace 250 millones de a\u00f1os) o de que los reptiles generasen borradores de los dinosaurios (hace alrededor de 230 millones de a\u00f1os atr\u00e1s).<\/p>\n

Los f\u00edsicos de esa \u00e1rea se interesan poco por los rayos c\u00f3smicos de energ\u00eda m\u00e1s baja. Son m\u00e1s comunes y de or\u00edgenes a\u00fan m\u00e1s inciertos, aunque sean los que pueden interrumpir una conversaci\u00f3n en el m\u00f3vil o una pel\u00edcula en la televisi\u00f3n cuando se forman en las explosiones solares m\u00e1s intensas. Los de alta energ\u00eda son m\u00e1s atrayentes, en primer lugar, porque cargan una energ\u00eda casi inconcebible, de hasta 60 x 1018<\/sup> electrones voltios (1 electr\u00f3n voltio es la unidad de energ\u00eda de las part\u00edculas, y corresponde a la energ\u00eda del electr\u00f3n, la menor part\u00edcula elementar). En segundo lugar, por ser muy raros: llegar\u00eda a la Tierra solamente un rayo de energ\u00eda m\u00e1s alta en cada kil\u00f3metro cuadrado por siglo (el nombre de estas part\u00edculas sugiere que llegan en haces de luz, pero no: son viajantes solitarios). En tercer lugar, porque pueden convertirse en otra forma de ver el cielo.<\/p>\n

\u201cEste art\u00edculo de Science abre la posibilidad de que estudiemos los objetos celestes tambi\u00e9n por medio de los rayos c\u00f3smicos\u201d, celebra el f\u00edsico Carlos Escobar, profesor de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) y coordinador de la participaci\u00f3n brasile\u00f1a. Desde los tiempos de Galileo los astrof\u00edsicos cuentan solamente con la luz \u2013inicialmente s\u00f3lo la luz visible y m\u00e1s tarde en varias longitudes de onda, del infrarrojo hasta los rayos gama\u2013 para observar el Universo. Los rayos c\u00f3smicos podr\u00edan ayudar a estudiar inicialmente los fen\u00f3menos que ocurren en las centenas de galaxias activas, cuyos n\u00facleos emiten una cantidad de energ\u00eda millares de veces superior a la producida en toda la V\u00eda L\u00e1ctea. Los n\u00facleos de esas galaxias muchas veces albergan agujeros negros de masa respetable \u2013millones de veces mayor que la del Sol\u2013 que absorben todo alrededor. Los rayos c\u00f3smicos de energ\u00eda m\u00e1s alta resultan de esa voracidad insaciable, como las migajas de un pan comido de prisa, y son despu\u00e9s impulsados por medio de turbulencias de los campos magn\u00e9ticos del espacio.<\/p>\n

En un trabajo reciente publicado en Nature, f\u00edsicos de Jap\u00f3n, Irlanda, Alemania y Estados Unidos mostraron que rayos c\u00f3smicos con energ\u00eda 10 mil veces m\u00e1s baja que los presentados en Science pueden acelerarse debido a explosiones conocidas como estrellas supernovas, que pueden liberar en poco tiempo la misma energ\u00eda que el Sol emitir\u00eda en 10 mil millones de a\u00f1os. Este estudio confirm\u00f3 un fen\u00f3meno previsto hace d\u00e9cadas por el f\u00edsico italiano Enrico Fermi, pero dejaba en el aire la duda sobre d\u00f3nde esas part\u00edculas se podr\u00edan formar.<\/p>\n

El equipo del cual Brasil form\u00f3 parte consigui\u00f3 detectar el origen de los rayos c\u00f3smicos m\u00e1s energ\u00e9ticos porque cont\u00f3 con un aparato monumental: el Observatorio de Rayos C\u00f3smicos Pierre Auger, que ocupa tres mil kil\u00f3metros cuadrados, el doble del \u00e1rea de la ciudad de S\u00e3o Paulo, en una regi\u00f3n semides\u00e9rtica del oeste de Argentina cerca de Malarg\u00fce, una localidad de 20 mil habitantes. Lo que hoy es el mayor observatorio del mundo en su modalidad comenz\u00f3 a ser planeado en 1992 por el f\u00edsico estadounidense James Cronin, profesor de la Universidad de Chicago premiado con el Nobel de F\u00edsica en 1980, y por el escoc\u00e9s Alan Watson, de la Universidad de Leeds, Inglaterra. Como la necesidad de cooperaci\u00f3n internacional se hac\u00eda evidente en vista de las proporciones que el proyecto original asum\u00eda, ellos invitaron a unos pocos compa\u00f1eros interesados y experimentados en el \u00e1rea de f\u00edsica de las part\u00edculas para una primera conversaci\u00f3n, en junio de 1995. Uno de los participantes era Escobar, en la \u00e9poca profesor de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP).<\/p>\n

En una reuni\u00f3n realizada en la sede de la Unesco, en Par\u00eds, en noviembre de 1995, Escobar, Ronald Shellard, del Centro Brasile\u00f1o de Investigaciones F\u00edsicas (CBPF), y Armando Turtelli, de la Unicamp, y los pares argentinos Alberto Etchegoyen y Alberto Filevicvh defendieron arduamente la posibilidad de que el nuevo observatorio fuera construido en Argentina. \u201c\u00c9se fue un momento crucial\u201d, cuenta el f\u00edsico Marcelo Leigui, quien particip\u00f3 de esta investigaci\u00f3n como posdoctor por la Unicamp y ahora la acompa\u00f1a como profesor de la Universidad Federal del ABC. \u201cLa participaci\u00f3n brasile\u00f1a habr\u00eda sido menor si hubiese sido escogido uno de los otros dos pa\u00edses candidatos, Sud\u00e1frica y\u00a0 Australia\u201d. La participaci\u00f3n brasile\u00f1a, oficializada el 17 de julio de 2000 en la Unicamp, se tradujo en inversiones de alrededor de 4 millones de d\u00f3lares, en la forma de equipamientos comprados a industrias nacionales y en el pago de becas de posgrado y de gastos de viajes.<\/p>\n

Los lectores de esta revista pudieron acompa\u00f1ar los principales momentos de la lenta ardua construcci\u00f3n del Pierre Auger. En agosto de 2000 el art\u00edculo de la portada de Pesquisa FAPESP contaba sobre la trastienda de las negociaciones y el inicio de la construcci\u00f3n. En abril de 2002 otra nota describ\u00eda el ritmo de las obras: \u201cEn este momento, en un espacio que a veces evoca el refinamiento de una nave espacial y en otras ocasioes, las obras robustas de una central hidroel\u00e9ctrica, decenas de operarios, t\u00e9cnicos e investigadores trabajan intensamente en el montaje de los instrumentos de medici\u00f3n de los rayos c\u00f3smicos\u201d.<\/p>\n

En ese entonces ya operaban 40 de los 1.600 detectores de superficie, los llamados tanques Cerenkov, cada uno con 11 mil litros de agua pur\u00edsima, que captan la radiaci\u00f3n azulada producida cuando un rayo c\u00f3smico choca con el agua. Los tanques funcionan en conjunto con 24 telescopios de fluorescencia, que registran la luz producida cuando los rayos c\u00f3smicos chocan con la atm\u00f3sfera. El Pierre Auger fue un experimento pionero en integrar los dos m\u00e9todos de observaci\u00f3n, hasta entonces adoptados aisladamente en observatorios menores en Estados Unidos y en el Jap\u00f3n.<\/p>\n

La ingeniosidad de esa construcci\u00f3n, retratada ya en la etapa final en un art\u00edculo de agosto del 2003, resulta tambi\u00e9n de la colaboraci\u00f3n de empresas de 19 pa\u00edses. De Brasil participaron Alpina y Rotoplastyc, que fabricaron los tanques Cerenkov, Schwantz, con las lentes correctoras de los telescopios, Ecuatorial, que mont\u00f3 los dispositivos de regulaci\u00f3n de los telescopios, y Moura, con las bater\u00edas de los paneles solares de los detectores de superficie. El f\u00edsico Vitor de Souza cuenta que aprendi\u00f3 \u201ca superar las barreras del entendimiento entre el pensamiento acad\u00e9mico y el industrial\u201d a medida que ayudaba a construir y a instalar los equipamientos.<\/p>\n

Pesquisa FAPESP acompa\u00f1\u00f3 tambi\u00e9n la llegada de los rayos c\u00f3smicos. En octubre de 2005, fecha de otro art\u00edculo, hab\u00eda registros de 3 mil part\u00edculas, de las cuales 20 eran preciosas: estaban en el rango de energ\u00eda m\u00e1s alta. Ese a\u00f1o los f\u00edsicos reunieron las 27 part\u00edculas con energ\u00eda superior a 57 x 1018<\/sup> electrones voltios registradas de 2004 a 2007 y verificaron que ellas proven\u00edan de direcciones espec\u00edficas, relacionadas con los n\u00facleos de galaxias activas pr\u00f3ximos de la V\u00eda L\u00e1ctea. La conclusi\u00f3n descart\u00f3 la posibilidad de que las part\u00edculas viniesen de la propia V\u00eda L\u00e1ctea o de regiones m\u00e1s distantes (en este caso se distribuir\u00edan de forma homog\u00e9nea en el cielo en vez de agruparse de acuerdo con los probables or\u00edgenes).<\/p>\n

\u201cDemostramos que es posible ejecutar un proyecto de gran porte con un presupuesto inferior al planificado\u201d, eval\u00faa Escobar. Las inversiones de los 17 pa\u00edses llegaron a 54 millones de d\u00f3lares, 6 millones de d\u00f3lares por debajo de lo previsto, a pesar de los imprevistos de todo tipo. \u201cEl aprendizaje en administraci\u00f3n de proyectos fue inmenso\u201d. Los brasile\u00f1os tambi\u00e9n se apretaron el cinto. Hace dos a\u00f1os, por ejemplo, Escobar decidi\u00f3 que todos los integrantes del equipo brasile\u00f1o dejar\u00edan de ir a l Pierre Auger por medio de dos vuelos y comenzar\u00edan a ir en avi\u00f3n s\u00f3lo hasta Buenos Aires, de donde podr\u00edan tomar un \u00f3mnibus y llegar a Malarg\u00fce al cabo 16 horas de viaje.<\/p>\n

\u201cAdem\u00e1s del conocimiento en s\u00ed, aprendimos a convivir con diferentes formas y ritmos de trabajo\u201d, reconoce S\u00e9rgio Carmelo Barroso, que en un a\u00f1o tuvo que ir diez veces a Malarg\u00fce para montar y probar equipamientos \u2013y a\u00fan participa de este trabajo, ahora como profesor de la Universidad Estadual del Sudoeste de Bah\u00eda (UESB). \u201cAprend\u00ed c\u00f3mo se proyecta, se construye y se prueba un experimento, c\u00f3mo se analizan sus datos y finalmente c\u00f3mo extraer los resultados cient\u00edficos de inter\u00e9s\u201d, agrega Souza, quien desde enero trabaja en la Universidad de Karlsruhe, Alemania.<\/p>\n

\u201cA\u00fan no llegamos adonde quer\u00edamos\u201d, se inquieta Leigui. Para comenzar, falta confirmar si los rayos c\u00f3smicos de ultraalta energ\u00eda son realmente protones \u2013uno de los componentes del n\u00facleo at\u00f3mico, casi dos mil veces mayor que los electrones\u2013 o n\u00facleos de ox\u00edgeno o de carbono o cualquier otra cosa. \u201cLos resultados que tenemos son coherentes con la idea de que los rayos c\u00f3smicos sean realmente protones, de baja carga el\u00e9ctrica\u201d, afirma Escobar.<\/p>\n

Con este trabajo, los f\u00edsicos prueban la validez de algunas teor\u00edas.\u00a0 Habr\u00eda un l\u00edmite m\u00e1ximo de energ\u00eda que los rayos c\u00f3smicos podr\u00edan presentar al llegar a la Tierra, el llamado corte GZK, pr\u00f3ximo a 60 x 1018<\/sup> electrones voltios, pero por supuesto, era necesario confirmarlo. Seg\u00fan Escobar, el hecho de s\u00f3lo haber obtenido correlaciones con objetos extragal\u00e1cticos pr\u00f3ximos indica que el corte GZK est\u00e1 funcionando.<\/p>\n

Como el fin de un viaje puede marcar el inicio de otros\u00a0 a\u00fan m\u00e1s largos, el equipo del Auger se atiene tambi\u00e9n al plan de construir en Estados Unidos una versi\u00f3n similar del observatorio de Argentina, que podr\u00e1 revelar algunos secretos m\u00e1s del cielo del hemisferio Norte. Despu\u00e9s de que est\u00e9 funcionando, por supuesto, dentro de al menos diez a\u00f1os.<\/p>\n

Los rayos pierden energ\u00eda en su camino hacia la Tierra
\n<\/strong><\/em>En 2008, los f\u00edsicos del Observatorio Pierre Auger demostraron que los rayos c\u00f3smicos pierden efectivamente energ\u00eda en su camino hacia la Tierra al interactuar con la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo, un resto del Big Bang, la explosi\u00f3n primordial que habr\u00eda generado el Universo hace 13.700 millones de a\u00f1os. En un estudio que sali\u00f3 publicado el 8 de agosto en la revista cient\u00edfi ca Physical Review Letters, los investigadores pr\u00e1cticamente confirmaron la existencia del llamado corte GZK. De acuerdo con esta teor\u00eda, existe un l\u00edmite m\u00e1ximo en la energ\u00eda de alrededor de 5 x 1019 electronvoltios (eV) que los rayos c\u00f3smicos pueden cargar al llegar a la Tierra. Rayos con energ\u00edas superiores a dicho valor se vuelven menos potentes en su viaje a la Tierra debido a la acci\u00f3n de la radiaci\u00f3n c\u00f3smica. Eso fue lo que el equipo del Auger constat\u00f3 en sus mediciones, en las cuales se registraron poqu\u00edsimos eventos con energ\u00eda superior a 5,8×1019 eV.<\/p>\n

El proyecto
\n<\/strong>Observatorio Pierre Auger MODALIDAD <\/strong>Proyecto tem\u00e1tico COORDINADOR <\/strong>CARLOS OUR\u00cdVIO ESCOBAR \u2013 Unicamp INVERSI\u00d3N <\/strong>R$ 6.034.341,71 (FAPESP)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"El largo periplo de los rayos c\u00f3smicos","protected":false},"author":17,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[5968],"class_list":["post-112620","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/112620","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/17"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=112620"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/112620\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=112620"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=112620"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=112620"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=112620"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}