El inicio de la investigación en rayos cósmicos

Todo en la vida tiene un principio, y la ciencia y todas sus ramas no son menos. Tal es el caso de la investigación en rayos cósmicos, pero ¿qué son los rayos cósmicos? Explicado de una manera sencilla, son partículas subatómicas, mas pequeñas que los átomos como pueden ser los propios componentes del átomo tales como los protones, que vienen del espacio exterior y que se mueven a velocidades próximas a la velocidad de la luz.

 Victor Hess

Victor Hess

Estudiando la radiactividad a principios del siglo XX se descubrió que cuando se colocaba un electroscopio, que son unos dispositivos para determinar si un cuerpo tiene carga eléctrica (no nula) y su signo (carga positiva o carga negativa), cerca de una fuente radiactiva el aire se ionizaba, es decir los átomos y moléculas del aire adquirían una carga eléctrica. Si se colocaba el electroscopio lejos de la fuente radiactiva, se descubrió que el aire también estaba ionizado, por lo que se pensó que se debía a la existencia de fuentes de radiactividad natural en la superficie o el interior de la tierra y que esta ionización debía disminuir con la altura.

 Electroscopio

Funcionamiento de un electroscopio

En 1910 el físico austriaco Victor Hess, se subió a la torre Eiffel de París cargado con un electroscopio para intentar determinar cuál era la altura a la que la ionización se hacía despreciable o nula. El resultado fue sorprendente, ya que en lugar de disminuir la ionización, ésta aumentaba. Como cualquier resultado científico ha de estar acompañado de múltiples evidencias y soportado por varios experimentos realizados, a ser posible, en diferentes condiciones, Hess repitió su experimento ¡a 5000 metros de altura! Para ello, en 1912, se subió a un globo, pero esta vez acompañado de una cámara de ionización.

Una cámara de ionización básicamente es un instrumento en el cual hay un gas entre dos placas metálicas a las cuales se les aplica un voltaje. Cuándo el gas de su interior se ioniza debido a, por ejemplo, el impacto de un rayo cósmico, los iones generados se desplazan hacia una de las placas metálicas debido al voltaje aplicado, de manera que se crea una corriente eléctrica que se puede medir.

Los resultados que obtuvo Hess fueron los mismos que los que obtuvo en la torre Eiffel, por lo que llegó a la conclusión de que la radiación causante de la ionización no venía de abajo, sino de arriba. El nombre de rayos cósmicos, no es de esa época, sino de 1932 cuando Robert Millikan denominó de esta manera a la radiación que provenía del espacio exterior ya que pensaba que se trataba de rayos gamma que era la radiación electromagnética más penetrante conocida, aunque más tarde se descubriría que no era radiación electromagnética sino partículas con masa en su mayor parte.

Desde el descubrimiento de Hess, la historia de los rayos cósmicos ha avanzado mucho hasta hoy.

Dimitri Skobelzyn utilizó la cámara de niebla para detectar las primeras trazas de productos de rayos cósmicos en 1929, al igual que hiciera Carl Anderson en 1932 para detectar el positrón, que es la anti-partícula del electrón, es decir, una partícula que es idéntica al electrón pero con carga positiva (pero no es el protón, ya que este aunque tiene carga positiva tiene una masa casi 2000 veces superior a la del electrón).

Mas tarde en 1938, Pierre Auger, habiendo colocado detectores en varios puntos distantes de los Alpes, detectó que la llegada de partículas a ambos detectores era simultánea, con lo que dedujo que el impacto de partículas de alta energía en las capas altas de la atmósfera generaba unas cascadas de partículas secundarias.

 particle shower

 Cascada de partículas generada en la atmósfera por el impacto de un rayo cósmico

Actualmente los detectores que se usan para estudiar rayos cósmicos son más complejos y debido a que la intensidad de las partículas que vienen del espacio es mayor a alturas mayores, la mayoría de los experimentos se colocan en montañas y zonas elevadas como es el caso del observatorio Pierre Auger en la Pampa Amarilla en Argentina con unas alturas medias sobre el nivel del mar de 1400 m o el experimento MAGIC en el Observatorio del Roque de los Muchachos de la Isla de la Palma en las Islas Canarias.

MAGIC

Telescopios del Experimento MAGIC en el Roque de los Muchachos

Nuestros detectores están incluso en el espacio, como el Espectrometro Magnético Alpha, más conocido como AMS-02 que está instalado en la Estación Espacial Internacional y que tiene como objetivo tomar medidas de la antimateria de los rayos cósmicos para buscar evidencias de materia oscura.

carnaval de la fisicaEsta entrada participa en la XLVII Edición del Carnaval de la Física, que organiza en esta ocasión el blog Pero esa es otra historia y debe ser contada en otra ocasión que administra Unnuncuadio

Referencias

Arqueros F. Rayos Cósmicos: Las Partículas más Energéticas de la Naturaleza. Revista “A Distancia (UNED), 1994.

http://visitantes.auger.org.ar/index.php/historia/historia-de-los-rayos-cosmicos.html

http://www.biografiasyvidas.com/biografia/h/hess_victor.htm

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Un pensamiento en “El inicio de la investigación en rayos cósmicos

  1. ¡Muy interesante! No conocía la historia de los rayos cósmicos, y me ha gustado mucho, además de que he seguido bastante bien las explicaciones (que en física de partículas me cuesta un poco), ¡gracias por la entrada!

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