Rayos cósmicos en México

   
Por: Arturo Menchaca
Miercoles 19 de Julio de 2006
La mayoría de los mexicanos vivimos felices sin saber qué son los rayos cósmicos hasta que nos enteramos que, a nivel del mar, un par de estas partículas misteriosas cruzan nuestro cuerpo cada segundo. Lo anterior, mientras estamos de pie, pues al estar acostados ese número aumenta considerablemente. ¿Nos hacen daño?
 
Cualquier radiación ionizante que cruce nuestro cuerpo es potencialmente dañina, pero en la práctica el efecto global de niveles tan pequeños de radiación resulta inconmensurable, y hay quien sostiene que podría incluso inducir una reacción biológica positiva, denominada hormesis. Después de todo, esta invasión de partículas extraterrestres ha acompañado a la vida en la Tierra desde su origen, hace billones de años, así que no deberíamos estar preocupados. Más aún, hay quien ha propuesto que las mutaciones que estos rayos pueden causar podrían estar relacionadas con la evolución biológica necesaria para permitir que alguien se pregunte ¿qué son los rayos cósmicos?
El que la radiación cósmica aumente con la altura sobre el nivel del mar le permitió al alemán Víctor Hess en 1912, utilizando un globo aerostático, establecer el origen extraterrestre de estas radiaciones. Así, en la Ciudad de México la “dosis”, que es la cantidad de energía que depositan estas partículas en nuestro cuerpo, aumenta un 60% respecto de la que recibiríamos al nivel del mar en un mismo tiempo de exposición. Durante un vuelo comercial, pasajeros y tripulantes están expuestos a niveles varias veces superiores a los recibidos al nivel del mar, pero nada de esto es suficientemente malo como para preocuparse. La radiación cósmica sería verdaderamente peligrosa para la vida en la Tierra de no ser por el efecto combinado del campo magnético terrestre, el mismo que hace que las brújulas apunten al norte, y el de la atmósfera. Los rayos cósmicos peligrosos para la vida son partículas que poseen carga eléctrica y, por lo mismo, el campo magnético terrestre desvía sus trayectorias, lo cual ocurre con mayor eficiencia para aquellas partículas de baja energía, que son las más abundantes. Las de mayor energía, que son menos, logran acercarse tanto a la Tierra que llegan a chocar con las partículas de la atmósfera, produciendo un fenómeno denominado “chubasco”, en que se pueden crear muchas otras partículas. La mayoría de éstas, sin embargo, son tan inestables que casi ninguna de ellas llega a la superficie terrestre, ya que su flujo decrece rápidamente mientras más penetran. Por ello estas radiaciones no deberían preocuparnos, a menos que tengamos un pariente astronauta. Durante su estancia en el espacio, los envidiados viajeros espaciales están expuestos a niveles de radiación cósmica tan alta, que esto resulta ser la principal limitante para las estancias prolongadas en la Estación Espacial Internacional (EEI), cuya órbita a 400 Km. de altura se encuentra fuera del efecto protector de la atmósfera. De hecho, hace poco una colaboración en que participan investigadores de la UNAM, descubrió que algunos rayos cósmicos rebotan en ella, en un fenómeno parecido a los “patitos” que hacemos cuando tiramos piedras en trayectorias rasantes en lagos tranquilos. Así, los pobres astronautas de la EEI reciben radiación por arriba…y por abajo. Afortunadamente, a esa altura el campo magnético de la Tierra sigue siendo muy eficiente para desviar a la mayoría de los rayos cósmicos. El problema, por supuesto, se complica cuando se consideran viajes tripulados lejos de la Tierra, por ejemplo, a otros planetas. Pocos lectores sabrán que la viabilidad de los viajes a Marte depende preponderantemente de descubrir algún método para proteger a los astronautas que, de otra manera, recibirían dosis mortales de radiación cósmica antes de volver a la Tierra. Si ustedes imaginan que el fuselaje de las naves espaciales debería ser suficiente, hay malas noticias. Para partículas de tan alta energía, el fuselaje actúa como “blanco” donde los rayos cósmicos producen “chubascos”, que hacen más eficiente la irradiación de los pobres astronautas.
Así, más allá del interés científico por saber qué son, y de dónde vienen, estudiar los rayos cósmicos tiene implicaciones en proyectos espaciales. Tales estudios han permitido proponer, y poner a prueba, modelos sobre el origen y la propagación de estos rayos. En la actualidad existe la convicción de que la principal fuente de radiación cósmica, especialmente la de mayor energía, son las “supernovas”, fenómeno que ocurre al final de la vida de ciertas estrellas en que se emite una gran cantidad de energía (luz y partículas) en un tiempo muy corto. En estas circunstancias los modelos predicen una producción de toda una variedad de núcleos atómicos, cuyas abundancias relativas y energías reproducen muy bien las observaciones experimentales. Sin embargo, hay que admitir, aún se observan fenómenos cuyo origen no se comprende bien. Por ejemplo, las teorías predicen que la energía máxima de los rayos cósmicos no debería exceder un cierto límite. Sin embargo, un experimento reciente, en que también participan mexicanos, ha encontrado partículas con energías que exceden ese límite. Otro fenómeno aún no bien entendido es un cambio característico en el “espectro” de los rayos cósmicos (la gráfica del flujo como función de la energía), denominado la “rodilla”. Hay quien piensa que se trata de un cambio que refleja una transición entre rayos cósmicos producidos en nuestra galaxia y aquellos producidos más allá de la galaxia (los términos adecuados son “galácticos” y “extra-galácticos”, respectivamente). Otros proponen que se trata de un cambio en las abundancias relativas entre núcleos ligeros y pesados (principalmente los del elemento hierro).

Este artículo lo escribo en la Universidad de Maryland, mientras asisto a una reunión de trabajo de un proyecto denominado CREAM (Cosmic Ray Energy and Mass, cosmicray.umd.edu/cream/cream.html), en que participa mi grupo de investigación en la UNAM. Este proyecto propone resolver las dudas que se tienen sobre la famosa rodilla instalando un detector de rayos cósmicos muy sensible en un globo que será lanzado en el Polo Sur en diciembre del 2007. Lo nuevo de este detector será su capacidad de medir la carga eléctrica, además de la energía, de los rayos cósmicos, utilizando un tipo de detector (denominado RICH) como el del proyecto AMS (Alpha Magnetic Spectrometer, http://ams.cern.ch/ ), en que también participa mi grupo, sobre el que escribí una nota en la Crónica el año pasado (www.cronica.com.mx/nota.php?idc=179024 ), y que se espera sea instalado en la EEI en el año 2008.

Si el lector se pregunta ¿y eso qué tiene que ver con México? otro artículo publicado en esta columna (http://www.cronica.com.mx/nota.php?id_nota=173970) describe un experimento en que este mismo grupo de investigadores de la UNAM utiliza rayos cósmicos para sacarle una radiografía a la Pirámide del Sol, en Teotihuacan. Así, la experiencia en el desarrollo de detectores de radiación nos ha servido para participar en esta serie de experimentos de gran interés. La física puede ser muy divertida.

*Director del Instituto de Física de la UNAM
*Miembro del Consejo Consultivo de Ciencias (CCC)
consejo_consultivo_de_ciencias @ccc.gob.mx

Fuente:
 

Author: José Luis Aguilar

José Luis Aguilar es uno de nuestros más importantes colaboradores de noticias científicas y paranormales.

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