En algún lugar del universo explotó una supernova y lanzó rayos cósmicos, algunos de los cuales llegaron a la Tierra. Desde el Instituto de Física, investigadores y jóvenes tesistas de la UNAM pueden estudiarlos a través del proyecto Piritakua.
Los rayos cósmicos llegan todo el tiempo a la Tierra desde todas las direcciones del universo. Están compuestos principalmente por protones (los núcleos más ligeros, como el hidrógeno) y, en menor medida, por helio y trazas del resto de los elementos, explicó en entrevista Hermes León Vargas, jefe del Departamento de Física Experimental y líder del proyecto.
“Básicamente nos llega casi toda la tabla periódica en forma de radiación de manera uniforme y constante; interactúa con nosotros todo el tiempo sin que nos demos cuenta”, añadió el investigador.
Algunos rayos cósmicos provienen de supernovas, que lanzan gran cantidad de radiación al espacio; otros llegan de agujeros negros supermasivos ubicados en los centros de algunas galaxias y viajan millones de años luz antes de alcanzar nuestro planeta.
Piritakua
El proyecto Piritakua —término purépecha que significa “relámpago”— alude a la idea de estudiar estos fenómenos energéticos a través de los rayos cósmicos. “El proyecto surgió hace tres años cuando empezamos a construir un pequeño observatorio de rayos cósmicos en la azotea del Instituto de Física”.
Aunque no es un instrumento tan grande como los experimentos de física de partículas de grandes instalaciones (por ejemplo, el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, cerca de Ginebra), permite aprovechar que la atmósfera funciona como un blanco natural en el que los rayos cósmicos producen cascadas de partículas.
El objetivo fue construir un instrumento que use la radiación cósmica para estudiar procesos de física de partículas. La idea es que un detector relativamente pequeño pueda registrar fenómenos interesantes desde el propio Instituto de Física.
El equipo está compuesto por un material centelleador que, cuando la radiación lo atraviesa, deposita energía y genera luz. Esa luz es convertida posteriormente en pulsos eléctricos por los sensores del sistema.
Cada vez que parpadea el LED se representa el paso de una partícula de un rayo cósmico por el detector. “Para medir con mucha precisión necesitamos que la tasa de conteo sea muy alta; así podremos detectar anomalías durante un lapso en el que los rayos suelen mantenerse uniformes y observar pequeñas variaciones”.
El corazón
El corazón del experimento es el detector de centelleo, combinado con otros sensores: una cámara hemisférica que observa la atmósfera todo el tiempo para registrar cualquier cambio.
“Estamos midiendo lo mejor que podemos la atmósfera, y cuando hay variaciones anormales en sus propiedades, con estos sensores observamos qué le ocurre al flujo de partículas de la radiación cósmica”.
¿Por qué estudiar los rayos cósmicos?
Por un lado, añadió el académico universitario, se trata de física fundamental que busca comprender las partículas elementales. Por otro, su estudio permite entender mejor el entorno, ya que la radiación cósmica llega de manera constante a nuestro planeta.
Además, en publicaciones científicas recientes se ha señalado que los pronósticos meteorológicos pueden mejorar si integran datos de radiación cósmica.
Esto podría ayudar a prevenir desastres de manera más efectiva con instrumentos desarrollados en el país.
“La ciencia básica es lo que nos interesa principalmente dentro del Instituto de Física, pero también exploraremos posibilidades de aplicaciones prácticas”.
Los retos
El primer reto fue partir desde cero; después, conseguir los componentes en el extranjero, lo cual tomó tiempo. Ensamblar el equipo representó un valioso proceso de aprendizaje.
“Tener un instrumento totalmente hecho en la UNAM permite que los estudiantes puedan involucrarse en todo. Además, hay un buen control porque todas las decisiones se toman dentro del grupo”, mencionó Hermes León.
Actualmente ya lograron echar a andar nueve sensores, pero el objetivo es llegar a 25. Además, desarrollan un software para procesar las señales y trabajan para que el próximo año el instrumento tenga mayor sensibilidad.
“Ya tengo una versión inicial de todo, pero el siguiente paso es hacer más sensible el sistema para que sea más automático”. La idea es que el instrumento funcione de manera continua, es decir, las 24 horas, y que cualquier falla pueda repararse fácilmente.
El proyecto integra académicos de diversas disciplinas: desde quienes armaron los detectores y diseñaron la electrónica, hasta los encargados de las estructuras de soporte a la intemperie, los expertos en cómputo, los desarrolladores de sistemas de control para vigilar el equipo a distancia y quienes diseñaron la página web.
En la cotidianidad
Aunque la radiación se considera dañina, tiene aplicaciones benéficas en la medicina, como los rayos X, las tomografías computarizadas, los radiofármacos o las tomografías por emisión de positrones, que permiten detectar cáncer o enfermedades neurológicas.
“La radiación también ha tenido un papel en la evolución de los seres vivos, pues modifica el código genético e induce mutaciones que finalmente nos llevaron a ser lo que somos actualmente”, concluyó.