{"id":5062,"date":"2023-07-17T22:51:44","date_gmt":"2023-07-17T22:51:44","guid":{"rendered":"https:\/\/visitantes.auger.org.ar\/?page_id=5062"},"modified":"2024-07-17T09:09:56","modified_gmt":"2024-07-17T12:09:56","slug":"detectores-de-superficie-2","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/visitantes.auger.org.ar\/index.php\/detectores-de-superficie-2\/","title":{"rendered":"DETECTORES DE SUPERFICIE"},"content":{"rendered":"\t\t
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DETECTORES DE SUPERFICIE\n<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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El detector de superficie, llamado tambi\u00e9n el \u201carreglo de superficie\u201d consiste en un conjunto de 1660 detectores individuales. La distancia entre estos detectores es de 1500 metros, con lo que abarcan una superficie de 3000 km2<\/sup>. la distancia entre los detectores fue escogida de forma tal que un chubasco atmosf\u00e9rico de energ\u00eda superior a los 5×1018<\/sup>\u00a0eV, que al llegar a la superficie de la Tierra tiene una extensi\u00f3n de unos 5-10 km llegue a activar al menos 4 o 5 detectores individuales.<\/p><\/div><\/div>

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Cada unidad de detecci\u00f3n (un DS) consiste en un tanque cil\u00edndrico de 3,6 m de di\u00e1metro y 1,5 m de altura. Est\u00e1n fabricados en polietileno, por un proceso de rotomoldeo. En su interior contienen 12.000 litros de agua de m\u00e1xima pureza. El tanque esta herm\u00e9ticamente cerrado y posee un revestimiento de laminado pl\u00e1stico (llamado “liner”) que garantiza que su interior se halle en absoluta oscuridad. Cada detector posee adem\u00e1s un sistema de panel solar, bater\u00edas y electr\u00f3nica asociada, que les garantiza un funcionamiento aut\u00f3nomo, pr\u00e1cticamente sin mantenimiento.<\/p>

Las part\u00edculas de un chubasco atmosf\u00e9rico extendido son tan penetrantes que pueden atravesar el tanque sin ser absorbidas por sus paredes. Cuando las part\u00edculas atraviesan el agua a muy altas velocidades (para ser precisos, a velocidades superiores a la de la luz en el agua, que es algo menor que la velocidad de la luz en el vac\u00edo), el medio emite una tenue luz ultravioleta, que en su mayor parte no es visible para el ojo humano, llamada radiaci\u00f3n Cherenkov. La luz Cherenkov es emitida en un cono a lo largo de la direcci\u00f3n de la part\u00edcula que lo genera, al igual que una onda de choque de un avi\u00f3n ultras\u00f3nico. Se requiere muy alta pureza en el agua de los tanques por dos razones: por un lado, no debe contener contaminantes que absorban la luz Cherenkov, y por otro, debe estar suficientemente libre de bacterias y nutrientes para que no se degrade en el tanque cerrado durante los 20 a\u00f1os que durar\u00e1 el experimento.<\/p>

El interior del tanque est\u00e1 recubierto por un material de gran capacidad de reflexi\u00f3n y difusi\u00f3n de la luz Cherenkov, que redirige a la luz hacia tres tubos muy sensibles que multiplican la se\u00f1al recibida, llamados fotomultiplicadores. Si bien la luz Cherenkov producida por un chubasco atmosf\u00e9rico es muy tenue, los tubos fotomultiplicadores son altamente sensibles. Su principio de funcionamiento es de alguna manera inverso al de un televisor o monitor de una computadora: en un monitor, una se\u00f1al el\u00e9ctrica es convertida en un haz de electrones que son redirigidos a la pantalla, que contiene un recubrimiento que produce la luz cuando impactan en \u00e9l los electrones. En un tubo fotomultiplicador, cuando la luz exterior incide sobre la pantalla, que tiene un recubrimiento semiconductor, esta libera electrones hacia el interior del tubo. Una tensi\u00f3n el\u00e9ctrica acelera esos electrones, haci\u00e9ndolos impactar contra sucesivas l\u00e1minas met\u00e1licas, a las que les arranca una cascada de electrones, que a la salida del tubo son suficientes para producir un pulso el\u00e9ctrico detectable.<\/p>

Una vez que la electr\u00f3nica del detector registra una se\u00f1al de los fototubos que supere un cierto umbral, transmite la informaci\u00f3n del evento a una de las cuatro estaciones colectoras, por medio de un sistema de comunicaci\u00f3n inal\u00e1mbrico de frecuencia de radio. Estas estaciones colectoras a su vez retransmiten la informaci\u00f3n a la estaci\u00f3n central en Malarg\u00fce, por un enlace de microondas.<\/p>

Cuando el detector registra un evento, en la estaci\u00f3n central se analiza si los detectores vecinos tambi\u00e9n observaron algo. De esta manera, un evento queda registrado como una serie de se\u00f1ales tomadas en distintos detectores. Esto permite reconstruir con alta precisi\u00f3n la posici\u00f3n de impacto del chubasco.<\/p>

La direcci\u00f3n de arribo del rayo c\u00f3smico primario (que coincide con la direcci\u00f3n de llegada de la lluvia c\u00f3smica) se determina a partir de la diferencia de tiempo de arribo de la lluvia a los distintos detectores. Para ello es necesario determinar tiempos de llegada con una precisi\u00f3n de 1\/50 de millon\u00e9sima de segundo, lo que se logra con un sistema de GPS (sistema de posicionamiento global basado en una constelaci\u00f3n de sat\u00e9lites).<\/p>

La energ\u00eda del rayo c\u00f3smico primario puede deducirse de la energ\u00eda detectada en cada tanque como luz Cherenkov, y se obtienen los datos comparando las mediciones con simulaciones en computadora de la lluvia y el proceso de detecci\u00f3n.<\/p><\/div><\/div><\/div><\/div>

\u00bfQu\u00e9 Es La Radiaci\u00f3n Cherenkov?<\/strong><\/h3>

La \u201cRadiaci\u00f3n Cherenkov\u201d es la luz emitida por un medio transparente cuando part\u00edculas cargadas lo cruzan a una velocidad mayor a la de la luz en ese medio. El efecto, descubierto por Pavel Cherenkov en 1934, mientras estudiaba el efecto de los rayos gamma en los l\u00edquidos, y explicado en 1937 por I. E. Tamm y I. M. Frank, es an\u00e1logo a la creaci\u00f3n de una explosi\u00f3n de sonido cuando un objeto excede la velocidad del sonido en ese medio. La luz se emite solamente en direcciones con inclinaciones en ciertos \u00e1ngulos respecto de la direcci\u00f3n del movimiento de la part\u00edcula y depende de su momento (energ\u00eda). Entonces, simplemente midiendo el \u00e1ngulo entre la radiaci\u00f3n (luz) y la trayectoria de la part\u00edcula, se puede determinar la velocidad de la misma. El efecto se utiliza en el contador Cherenkov, un dispositivo para detectar part\u00edculas muy r\u00e1pidas y determinar su velocidad o para distinguir entre part\u00edculas con diferentes velocidades.<\/p><\/div><\/div>

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\"observatorio_5\"<\/div><\/div><\/div>
\"observatorio_6\"<\/div><\/div><\/div>
\"detector<\/div><\/div><\/div>
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\u00bfQu\u00e9 Es Un Tubo Fotomultiplicador?<\/strong><\/h2>
La luz ultravioleta generada por el efecto Cherenkov en el agua por los detectores de superficie o la fluorescencia en el aire que detectan los telescopios de fluorescencia, es muy d\u00e9bil para ser medida por los circuitos electr\u00f3nicos. Por ello, se utiliza un tubo fotomultiplicador (PMT) que adem\u00e1s de funcionar como transductor, funciona como amplificador. Es decir, que a partir de una d\u00e9bil luz, se genera una corriente el\u00e9ctrica f\u00e1cilmente medible.<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>
\"tubo-foto01\"<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>

Se llama fotomultiplicador a un tipo de detector \u00f3ptico de vac\u00edo que aprovecha el efecto fotoel\u00e9ctrico (descubierto por Albert Einstein) de emisi\u00f3n secundaria de electrones para responder a niveles muy bajos de iluminaci\u00f3n, manteniendo un nivel de ruido aceptable. Los fotomultiplicadores han visto reducirse grandemente sus aplicaciones, quedando pr\u00e1cticamente reducidas a los detectores de part\u00edculas, basados en la radiaci\u00f3n de Cherenkov.<\/p><\/div><\/div>

Un fotomultiplicador est\u00e1 compuesto de un fotoc\u00e1todo, que emite electrones cuando sobre \u00e9l inciden fotones de energ\u00eda adecuada. Un campo el\u00e9ctrico acelera estos electrones y los dirige hacia un \u00e1nodo, que en estos tubos recibe el nombre de d\u00ednodo. La energ\u00eda de los electrones incidentes provoca la emisi\u00f3n un n\u00famero mayor de electrones secundarios que son dirigidos hacia un segundo d\u00ednodo. El n\u00famero de d\u00ednodos y su disposici\u00f3n var\u00eda con el modelo de fotomultiplicador.<\/p>

La se\u00f1al el\u00e9ctrica contiene informaci\u00f3n valiosa sobre los efectos de los rayos c\u00f3smicos en la materia.<\/p><\/div><\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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