Antecedentes de los rayos cósmicos más energéticos

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Fue como si estuvieran cazando mariposas y capturaron un F-111. No se suponía que ocurriera. Los investigadores de rayos cósmicos quedaron boquiabiertos cuando su detector “Fly's Eye” (ojo de mosca) en el alto desierto de Utah reveló una partícula proveniente del espacio con una energía seis veces mayor que lo que la teoría permitía. Dos años más tarde, en el otro lado del mundo, un detector japonés registró otro de estos eventos “imposibles”. Estos dos rayos cósmicos documentados cuidadosamente, cuya energía es tan alta que desafía las explicaciones, han estimulado el esfuerzo por construir un nuevo detector suficientemente grande para capturar y estudiar muchas de estas partículas de alta energía, y tratar de descubrir ¿de donde vienen?.

El evento de Fly's Eye

Uno de los rayos cósmicos de más alta energía jamás detectado fue observado el 15 de octubre de 1991 por el detector Fly's Eye en Utah. Este detector está ubicado en el desierto de Dugway Proving Grounds a poco más de 100 kilómetros al sudoeste de Salt Lake City.

El Fly's Eye detecta rayos cósmicos observando la luz que producen cuando chocan con la atmósfera. Cuando un rayo cósmico de extremadamente alta energía entra en la atmósfera, colisiona con un núcleo atómico y comienza una cascada de partículas cargadas que producen luz al correr a través de la atmósfera. Las partículas cargadas de una lluvia cósmica viajan juntas a una velocidad muy próxima a la de la luz, de modo que los detectores de Utah ven un punto fluorescente que se mueve rápidamente a lo largo de una línea a través de la atmósfera. Midiendo cuanta luz proviene de cada etapa de la luvia, se puede inferir no sólo la energía del rayo cósmico primario sino también si era más probablemente un simple protón o un núcleo más pesado.

Los investigadores de Utah midieron la energía del inusual evento de rayo cósmico de 1991, siendo 3,2 x 1020 eV. Quedaron pasmados por su observación. Habían creído previamente que partículas tan energéticas no podían existir en el universo, porque la teoría decía que las partículas perderían rápidamente su energía en colisiones con la radiación universal de microondas, residuo del Big Bang (gran explosión).

Así que las partículas de muy alta energía presentan ahora un misterio cósmico que ha reunido una colaboración mundial, el Observatorio de Rayos Cósmicos Pierre Auger.

El evento de Rayo Cósmico de AGASA

Akeno, Japón, un pueblo alrededor de 120 kilómetros al oeste de Tokyo, era el mayor arreglo de superficie en el mundo para detectar lluvias cósmicas de muy alta energía. El Arreglo Gigante de Chubascos Aéreos (AGASA por sus iniciales en inglés) consiste en 111 detectores de partículas distribuidos con una separación de alrededor de 1 kilómetro sobre una superficie de 100 kilómetros cuadrados. Cada detector ocupa una pequeña cabaña de 2,2 metros cuadrados de área. La construcción del arreglo comenzó en 1987; ha estado midiendo lluvias de rayos cósmicos desde su terminación en 1991.

El 3 de diciembre de 1993 el arreglo de AGASA registró una lluvia muy grande. Este evento muy especial fue particularmente bien medido porque la cascada cayó completamente adentro del arreglo de detectores y llegó desde una dirección prácticamente vertical. Este evento fue producido por un rayo cósmico de energía de alrededor de 2 x 1020 eV.

Este es el rayo cósmico de mayor energía observado por AGASA y, como el evento de Fly's Eye en Utah, tiene una energía bien por encima de lo esperado desde cualquier fuente conocida.

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