Estudiando rayos cósmicos en la Antártida

El Sol no solo nos afecta con el calor, sino con tormentas magnéticas que pueden llegar a inutilizar satélites, y afectar las comunicaciones en todo el planeta. Investigadores de la UBA están en la Antártida estudiando cómo predecir esas tormentas solares con un detector de rayos cósmicos.

Cada segundo, nuestro cuerpo es atravesado por unos 20 rayos cósmicos, parte de una lluvia de partículas extraterrestres que bombardean nuestro planeta. Tan constantes son, que cualquier variación en su llegada permite a los científicos predecir lo que se conoce como clima del espacio.

“Los rayos cósmicos son partículas muy energéticas que tienen su origen fuera de la Tierra. Pueden ser de origen solar, origen interplanetario (estos son de muy baja energía y solo se pueden observar desde el espacio), origen galáctico (fuera de nuestro sistema solar), o de origen extra-galáctico (provienen de otras galaxias)”, contó desde la Antártida Sergio Dasso, investigador del Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE UBA-CONICET).

“Cuando llegan a la Tierra tienen que pasar a través del campo geomagnético, que puede desviarlos o rechazarlos dependiendo de su energía. Y luego a través de la atmósfera de la Tierra, donde se generan reacciones nucleares y el rayo cósmico 'primario' se descompone en muchas otras partículas sub-atómicas, los llamados rayos cósmicos 'secundarios' que son los que logran alcanzar la superficie de la Tierra y son los que observamos con nuestro detector”, explicó Dasso, también profesor y director del Departamento de Ciencias de la Atmosfera y los Océanos, así como de Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA.

¿Para qué los estudiamos?

Las variaciones que presenta la llegada constante de rayos cósmicos permite a los científicos medir las condiciones de espacio y de nuestra propia atmósfera.

“Cuando ocurre una tormenta solar, se puede expulsar una nube de plasma magnetizado que puede ser disparada en dirección de la posición de la Tierra”, explicó Dasso. “En ese caso, esta nube magnética puede afectar las condiciones del denominado geo-espacio y afectar el funcionamiento de modernas tecnologías, como posicionamiento por GPS, comunicaciones en HF, afectar el funcionamiento de satélites, etc.”.

El paso de esta nube de plasma genera un decrecimiento importante en el flujo de rayos cósmicos, que se puede observar gracias a detectores como el que instaló el IAFE en la Antártida.

“Es muy importante observar este flujo. Por ejemplo, existe una red europea de detectores de rayos cósmicos que monitorea en tiempo real este flujo en diferentes puntos del globo, pero que actualmente no posee detectores operativos en tiempo real ni en América del Sur ni en la península antártica. Así, nuestro detector cubre un hueco en la región”.

Un detector en la Antártida

Los investigadores del IAFE están en la Antártida desde principios de enero de 2020, en lo que será la segunda campaña en el continente blanco. Ya el año pasado instalaron el detector de rayos cósmicos cerca de la Base Marambio. En un proyecto interinstitucional del IAFE y del Instituto Antártico Argentino.

Junto con Sergio Dasso, se encuentran Omar Areso y Matías Pereira también del IAFE, y Adriana Gulisano, del Instituto Antártico Argentino. Quienes trabajan con el laboratorio Antártico de Meteorología del Espacio (Space Weather) que lidera el grupo LAMP: Laboratorio Argentino de Meteorología del espacio.

“Nuestro laboratorio está a unos 400 metros de la base Marambio”, contó Dasso.  “Así, nuestro día típico involucra desayunar en la base e ir por la pasarela al laboratorio y trabajar allí, calibrando el equipo o generando las mejoras que planeamos para esta campaña”.

“Regresamos a almorzar a la base, y luego volvemos al laboratorio. A la nochecita ya volvemos para cenar y distendernos un poco con juegos de cartas, pool, metegol o ping-pong. Cuando el plan de actividades lo permite tratamos de ir al gimnasio para poder tener actividad física”, nos describe su día típico el investigador.

¿Qué es el Neurus?

Inspirado en el detector del observatorio de rayos cósmicos Pierre Auger, parte de la red latinoamericana de este tipo de detectores (LAGO), el detector del IAFE fue fabricado con modificaciones propias ya sea de diseño, como de operación.

“El detector está basado en un principio físico que descubrió un físico ruso, Cherenkov”, explicó Dasso. “Cuando las partículas con carga eléctrica viajan a gran velocidad (a velocidades cercanas a la de la luz en el vacío) y pasan a través del agua, emiten radiación (luz) durante tiempos muy cortos (decenas de nano-segundos)”.

“El nombre 'Neurus' de nuestro detector”, nos contó el investigador, “se debe a que su pieza principal es un amplificador de la luz (llamado fotomultiplicador) que emiten las partículas al pasar por el agua. Y el PMT lo hemos ubicado por encima de tal forma que parece el sombrero de un personaje de una caricatura argentina de García Ferré ('superhijitus'). Resulta que en esta historia había un científico llamado 'Neurus'.