'Chaparrones' de rayos cósmicos

Un consorcio de 14 países está construyendo en Argentina, en la Pampa Amarilla, un gigantesco observatorio de los rayos cósmicos que chocan con la atmósfera terrestre. Cuando esté terminado, el complejo tendrá 1.600 detectores que cubrirán una extensión de 3.000 kilómetros cuadrados. Eso será en 2005, pero, de momento, los físicos celebran ya un hito en este observatorio llamado Pierre Auger con la instalación de las primeras 100 estaciones de detección, que cubren una superficie superior a los 150 kilómetros cuadrados.

"En este momento el Observatorio Auger ya es la red de detectores de rayos cósmicos más grande del mundo, y ya se están registrando con ella enormes frentes de partículas producidas por rayos cósmicos ultraenergéticos que inciden sobre las capas altas de la atmósfera", comenta Enrique Zas, profesor del Departamento de Física de Partículas de la Universidad de Santiago de Compostela, y uno de los científicos del proyecto.

"Los rayos cósmicos ultraenergéticos son auténticos mensajeros de una parte extrema y desconocida del universo, lo que presenta una gran oportunidad para nuevos descubrimientos. Uno de ellos es desvelar las condiciones bajo las que la naturaleza es capaz de acelerar una diminuta partícula elemental a una energía tan colosal", destaca Zas.

Pero el proyecto Auger es más ambicioso aún, y se plantea instalar una red igual a la de la Pampa Amarilla (Oeste de Argentina) en el Hemisferio Norte, en EE UU en concreto, aunque se barajaron hace unos años otras localizaciones, incluida España.

Los rayos cósmicos son partículas del espacio exterior que continuamente bombardean la Tierra y forman cascadas, o chaparrones, al interactuar con partículas de la atmósfera terrestre. Cada chaparrón se ensancha hasta varios kilómetros de extensión cuando alcanza la superficie del planeta y es registrado por los detectores, explica PhysicsWeb. Los rayos cósmicos de baja y media energía proceden de explosiones de supernova, pero el origen de los ultraenergéticos sigue sin estar claro.

Fue Víctor Hess quien descubrió hace un siglo estos rayos cósmicos al observar la radiactividad natural, que crecía a medida que aumentaba la altura. "En 1938, el físico francés Pierrre Auger, que da nombre a este proyecto, registró por primera vez una cascada atmosférica procedente de una partícula cósmica de energía superior al millón de gigaelectronvoltios", recuerda Zas. "Ahora sabemos que algunas de estas partículas posiblemente son protones o núcleos atómicos cien millones de veces más energéticos que los que se aceleran en el más potente acelerador de partículas terrestres". Y los físicos quieren averiguar cómo la naturaleza es capaz de acelerar una partícula hasta una energía tan colosal.

Se han detectado ya rayos cósmicos de alta energía en los detectores Agsa (Japón) y Hi-Res (EE UU), pero sus resultados no coinciden, recuerda PhysicsWeb. Estos observatorios utilizan detectores diferentes: el nipón mide la luz que se produce cuando las partículas de los chaparrones cósmicos atraviesan plásticos centelleadores; el estadounidense detecta la fluorescencia producida por interacción con el nitrógeno atmosférico.

El Observatorio Auger combina dos tipos de detectores. Cuando esté terminado tendrá 1.600 de tipo Cerenkov en tanques de agua y 24 telescopios de fluorescencia. Cada uno de los tanques de agua es un cilindro de 1,2 metros de altura y 3,6 de diámetro, y están dispuestos en una red hexagonal a una distancia de un kilómetro y medio uno del otro.

Unos paneles fotovoltaicos y unas baterías garantizan la alimentación eléctrica de cada detector y un sistema de telefonía móvil se encarga de transmitir las señales de los chaparrones cósmicos captados a un ordenador central para su análisis.

Como se calcula que un rayo cósmico ultraenergético choca contra la tierra una vez por siglo por kilómetro cuadrado, se estima que el Observatorio Auger registrará unos 30 anuales, además de muchos otros rayos cósmicos de menor energía.

El observatorio, con un coste total de 50 millones de euros, es una colaboración de 14 países, cinco de ellos de la UE, incluida España. El grupo de la Universidad de Santiago de Compostela no sólo participa científicamente en el proyecto, sino que ha aportado los paneles solares fabricados en España de las primeras 100 estaciones instaladas y de otras 500 que se colocarán próximamente, señala Zas. También se prevé la participación de otros equipos españoles. Además, el Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid participa como asesor del sistema de alimentación de las estaciones.