Diseñado en la BUAP, ASCII el detector elegido para la 2da etapa del Pierre Auger

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Por: Beatriz Guillén  

  • El trabajo de los investigadores de la BUAP fue el elegido para la segunda etapa del Observatorio Pierre Auger, luego de competir con propuestas de científicos de Portugal y Francia

 BUAP. 4 de noviembre de 2015.- Tras siete años desde su presentación oficial, el Observatorio Pierre Auger -uno de los tres grandes proyectos científicos, cuyo propósito común es buscar una nueva ley fundamental en la Física- arranca en este mes de noviembre una segunda etapa de operaciones: la AugerPrime, cuyo objetivo es mejorar los resultados en cuanto a composición de los rayos cósmicos ultraenergéticos.

Se trata de un rediseño que consiste en adicionar un detector de centelleo a las estaciones de superficie que lo conforman, en el cual investigadores y estudiantes de posgrado de la BUAP han participado de manera directa y destacada: ASCII, cuyo prototipo de electrónica fue diseñado en la Institución, fue el detector elegido para la segunda etapa, la AugerPrime, luego de competir con al menos dos propuestas más apoyadas por grupos de investigación de Portugal y Francia.

Al respecto, Humberto Salazar Ibargüen, actualmente titular de la Dirección de Cómputo y Tecnologías de la Información y Comunicaciones, explica: “investigadores y estudiantes de la BUAP han participado muy de cerca en esta segunda etapa; primero, en el diseño e implementación del primer prototipo del detector ASCII (Auger Scintillador for Composition II), cuya electrónica fue completamente elaborada aquí y trasladada al sitio para su adecuada instalación. Para reportar su desempeño, se instalaron siete detectores ASCII en septiembre del 2014. Como consecuencia de este trabajo, fue elegido como el detector para esta segunda etapa”.

Pierre Auger, Dr Humberto Salazar-VEM

Una de las principales motivaciones del Auger Prime es saber más sobre el origen de los rayos cósmicos ultraenergéticos. Para ello, hay varios escenarios astrofísicos o posibles fuentes, según la composición de los mismos. Entre estas fuentes están las explosiones de rayos gamma y las galaxias con núcleos activos, es decir aquéllas que tienen un agujero negro en su centro. En estos casos, se cree que las partículas son aceleradas en los jets de estos dos fenómenos y por eso somos capaces de detectar partículas en la Tierra con energías del orden de 1018a 1019 eV. Por otra parte, están las remanentes de supernovas y la colisión de galaxias. Estos fenómenos también permitirían procesos de aceleración de las partículas, expone el científico, doctor en Física por el Cinvestav, del Instituto Politécnico Nacional.

El Pierre Auger, junto con el Gran Colisionador de Hadrones, del CERN, y el Observatorio de Rayos Gamma (HAWC, por sus siglas en inglés), conforman tres grandes proyectos científicos, cuyo fin común es buscar una nueva ley fundamental en la Física, a escala más extrema, luego que el modelo estándar ha mostrado sus limitaciones.

Se trata de uno de los experimentos más grandes en la indagación de rayos cósmicos ultraenergéticos, en el que participan 500 científicos de 16 países, entre éstos Argentina, Francia, Italia, Alemania, Brasil, España y México. Además de la UNAM, el Cinvestav y la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, en ese proyecto multinacional intervienen los científicos de la BUAP Humberto Salazar Ibargüen, Óscar Martínez Bravo -de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas- y Enrique Varela Carlos –del Laboratorio Nacional de Supercómputo del Sureste de México-, además de los estudiantes de posgrado Alejandra Parra y Cederick De León.

Si bien desde 1998 se iniciaron los trabajos y en 2004 se empezaron a tomar datos, en Malargüe, provincia de Mendoza, Argentina, fue hasta 2008 que se hizo la presentación oficial del Pierre Auger, que busca comprender el origen y las propiedades de las partículas más energéticas del Universo que vienen del Universo distante. Es decir, protones de muy alta energía.

Durante estos años, se descubrió que el flujo de estos rayos es mucho más pequeño de lo que se había predicho. “Son pocos los que llegan, del orden de un décimo de lo que se esperaba a esa energía. Además, se descubre algo extrañísimo a esas muy altas energías: en lugar de protones, la mayoría son pesados hasta llegar a ser hierro, y al ser hierro y estar cargados los campos magnéticos, se desvían y no se puede hacer astronomía fácilmente”, señala Salazar Ibargüen.

El Observatorio Pierre Auger es un observatorio híbrido: con un detector de superficie (DS) y otro de fluorescencia (DF). La primera es un arreglo de mil 660 estaciones que cubren un área de 3 mil kilómetros cuadrados, cada una de las estaciones tiene 12 toneladas de agua ultrapura, equipadas con una antena para su comunicación y la electrónica correspondiente. Todas las estaciones se encuentran en comunicación constante con una central, la cual se encarga de recabar los datos tomados por todas ellas y permite después el análisis de los datos asociados a los rayos cósmicos detectados.

Para el caso del DF, está conformado por cuatro edificios en la periferia del DS, que tienen seis telescopios de fluorescencia cada uno y otro sitio más con tres telescopios llamado HEAT (High Elevation Auger Telescopes). Éstos permiten conocer el desarrollo de los rayos cósmicos en la atmósfera, pues al interactuar con el nitrógeno de la misma, dejan un rastro visible para estos telescopios.

La segunda etapa presenta nuevas interrogantes. “Hay algo que no es aún claro. En una fuente cercana se están produciendo los rayos cósmicos que se están detectando, y que es Centauro A ubicado en el cielo sur, a 11 millones de años luz. La galaxia más cercana a la Tierra es Andrómeda, pero la más cercana que produce rayos cósmicos energéticos es la que está a 11 millones de años luz, cinco veces más lejos que Andrómeda, y sólo se puede ver en el hemisferio sur.

“Si se hubiera instalado el observatorio en el hemisferio norte, no se hubieran visto. Necesitamos más datos para comprobarlo, saber si son protones o no. Lo que va a resolver esta segunda etapa es si lo observado venía de este núcleo activo galáctico. En el norte vamos a ver cosas distintas, entonces necesitamos hacer otro observatorio en ese hemisferio, grande como el Pierre Auger, comparar los dos cielos y decir qué núcleos activos galácticos son los que los producen. Así, sabremos de dónde vienen, qué son y cómo se aceleran, lo cual sería un gran avance”, concluye.

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