Observatorio Pierre Auger

Observatorio de rayos cósmicos Pierre Auger.

El Observatorio Pierre Auger, situado en la ciudad de Malargüe, en la provincia de Mendoza, Argentina, es una iniciativa conjunta de 18 países en la que colaboran unos 500 científicos de 100 instituciones,[1] con la finalidad de detectar partículas subatómicas que provienen del espacio exterior denominadas rayos cósmicos. Algunos de estos rayos tienen energías anormalmente superiores a los que usualmente bombardean la Tierra y producen un efecto llamado lluvia cósmica o cascada atmosférica extensa. El experimento Pierre Auger fue el primero en el mundo diseñado para estudiar rayos cósmicos de altas energías. No solo se ignora de qué tipo de partículas se trata, sino que los científicos desconocen su lugar de origen y el mecanismo capaz de impartirles semejantes velocidades. Se trata de misterios que desafían todas las previsiones.

Los rayos cósmicos son muy abundantes, pero cuanto mayor es su energía, menor es su abundancia. Los enigmáticos rayos cósmicos, de mayor energía, que estudia el Observatorio Pierre Auger tienen una fracción muy pequeña del total: solo unos tres o cuatro por siglo impactan en cada kilómetro cuadrado de la atmósfera terrestre haciendo muy difícil su detección.

Por el momento el Observatorio ha logrado la medida más precisa de las interacciones protón-protón: 57 teraelectrovoltios ( TeV).[2]

En 2013 la Fundación Konex le otorgó la Mención Especial del Premio Konex como una de las instituciones más relevantes de la Ciencia y Tecnología de la última década en Argentina.

La misión del observatorio

En astrofísica, se denomina rayos cósmicos especiales a una radiación consistente en partículas energéticas (generalmente protones) provenientes del espacio exterior que atraviesan la atmósfera con una energía que normalmente es de 107 a 1010 eV.[3]

Una lluvia muy violenta de partículas subatómicas provenientes del cosmos se origina gracias a la acción de un rayo cósmico primario con una energía extraordinariamente mayor a la usual: 1020 eV (similar a una pelota de tenis en un saque, pero concentrada en una masa 24 órdenes de magnitud menor). Dicha energía es cien millones de veces superior a la que se puede impartir a una partícula subatómica en los más potentes aceleradores construidos hasta hoy. Se estima que en un siglo sólo llega una de esas partículas a cada km² de la superficie de la Tierra, de manera que es extremadamente difícil su detección.

La comunidad científica mundial busca explicar cómo es posible que en el universo pueda generarse un acelerador cósmico capaz de impartir energías de gran magnitud a una partícula subatómica, de dónde vienen y cómo se propagan estas partículas. Tal es la misión del proyecto Pierre Auger, llamado así en honor del físico francés que elaboró la teoría de las lluvias cósmicas en 1938. El proyecto intenta detectar la luz emitida por la lluvia y también las partículas (gamma, electrones y muones) que hacen colisión con la Tierra. Para ello 18 países[4] colaboraron para montar a través del proyecto un observatorio en cada hemisferio con detectores que cubren áreas sumamente grandes para así obtener registros de la partículas y lluvias. La instalación de dos observatorios obedece a la necesidad de investigar zonas diferentes del cielo y comparar resultados.

En noviembre de 1995, la Unesco eligió a la Argentina como la sede sur del proyecto. Una de las razones fue que la zona conocida como Pampa Amarilla, en Malargüe, es una planicie que, además de permitir la instalación de los tanques detectores en una amplia zona de unos 3.000 km², se encuentra a una gran altura sobre el nivel del mar, proporcionando un cielo limpio que permite detectar las partículas con mayor facilidad que en otras regiones. Además, la infraestructura del lugar y el apoyo del gobierno y científicos, tanto a nivel nacional como provincial, fueron determinantes a la hora de la elección de la Argentina. Se calcula que el tiempo de vida del observatorio, es de unos 20 años. Aunque quedó inaugurado formalmente el 13 de noviembre de 2008,[5] se encuentra tomando datos en forma estable desde enero de 2004. Cuenta con 1.600 tanques detectores de partículas, conectados por un sistema de comunicaciones en una superficie de 3 mil kilómetros, 4 edificios y 24 telescópicos de fluorescencia. La obra se inició en 1999 y costó 58 millones de dólares.

Tanques de detección en el observatorio.

El observatorio del hemisferio norte se montará en Colorado, Estados Unidos. El costo total del proyecto es de unos 100 millones de dólares y mantenerlo cuesta unos 2,5 millones por año. La provincia de Mendoza, Argentina, Brasil, Francia, Alemania, Italia, México y los Estados Unidos son quienes más aportan económicamente al proyecto.

Se calcula que en un lapso de unos 10 años el proyecto Auger habrá registrado más de 600 rayos cósmicos de energía mayor que el límite GZK (~6.1019eV), número posiblemente suficiente para individualizar las fuentes, que deben originarse en regiones bien localizadas del universo. De hecho ya ha logrado la medida más precisa hasta la fecha de las interacciones protón-protón a una energía inaccesible para el Gran colisionador de hadrones (GCH): 57 TeV.[2]

En 2007 se logró determinar que las direcciones de arribo de la mayor parte de los rayos cósmicos de las más altas energías detectados apuntan a menos de 3 grados de núcleos activos de galaxias cercanas, como Centaurus A, a 11 millones de años luz de de la Tierra.[9]

En el edificio se realizan también tareas de divulgación. Para ello cuenta con un moderno equipo para proyección de audiovisuales y vídeo calculándose que por año unos 5.000 visitantes recorren las instalaciones, guiados por un especialista que comenta la finalidad e importancia del observatorio. Además, el 1% de los datos del detector de superficie están disponibles para fines educativos. Se pueden acceder a través del Explorador de eventos públicos del Observatorio.[10]

La investigación de rayos cósmicos forma parte de la Física de Astropartículas, que va más allá de la Astronomía y pretende usar otras partículas como los neutrinos o las ondas gravitacionales para profundizar en el conocimiento de nuestro universo.

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