Texto publicado por SUEÑOS;

CIENCIA › ALBERTO ETCHEGOYEN, DIRECTOR DEL OBSERVATORIO PIERRE AUGER

El cazador de rayos cósmicos

Es uno de los máximos referentes de astrofísica del país. Aquí explica cómo funciona el observatorio de Malargüe y destaca la importancia de que continúe otros diez años.

Por Ignacio Jawtuschenko

Alberto Etchegoyen es uno de los máximos referentes de astrofísica del país, una rama de las ciencias del universo dedicada al estudio de las propiedades físicas de los objetos del cosmos. En este vasto campo del conocimiento –en pleno auge gracias a la creciente aplicación de altas tecnologías–, este investigador superior del Conicet, doctor en física recibido en la Universidad de Oxford, se destaca por su trabajo de investigación y desarrollo en detección de mensajeros que llegan a la Tierra. Dirige el Instituto de tecnología en Detección y Astropartículas (Iteda Conicet, CNEA y Unsam), es profesor titular de la UTN Facultad Regional Buenos Aires, y director del programa del doctorado con doble titulación en Astrofísica del Instituto Tecnológico de Karlsruhe de Alemania con Unsam.

Desde el observatorio Pierre Auger, en el sur de la provincia de Mendoza, se efectuaron hallazgos trascendentes para la ciencia, que amplían la frontera de lo conocido. Al punto que Malargüe es considerada cuna de la astronomía de partículas. Desde el Pierre Auger se pudo constatar que los rayos cósmicos (intrigantes como la materia y la energía oscura que ocupan gran parte del universo) llegan al planeta de todas partes, provienen de regiones convulsionadas que se encuentran en el centro de galaxias a años luz de distancia, donde gigantescos agujeros negros (zonas de tal densidad que ni siquiera la luz puede escapar de su atracción) son capaces de acelerar partículas subatómicas a velocidades cercanas a la de la luz.

El lunes pasado, los 16 países miembros del Proyecto Auger iniciaron una nueva etapa que terminará en 2025. Decidieron la continuidad del observatorio, la modernización de sus equipos y aseguraron financiamiento para avanzar sobre la base de los resultados obtenidos hasta ahora.

“Avanzamos mucho, pero hasta hoy no se conoce con precisión el origen de los rayos cósmicos ultraenergéticos, sí sabemos que son extra galácticos, pero tampoco conocemos su composición. La clave de la etapa que estamos iniciando es conocer estas cosas con precisión”, dice Etchegoyen a Página/12 en el edificio principal del Observatorio.

–Este observatorio es un laboratorio a cielo abierto. ¿Es el más grande del mundo?

–Sí, por lejos. Es la facilidad experimental más grande. Cubre una superficie de 3000 kilómetros cuadrados. Y además de ser el mayor del mundo, es híbrido: cuenta con 3 albergues de telescopios, un total de 27 telescopios ópticos para medir la fluorescencia que produce la lluvia de partículas en su paso por la atmósfera, y 1660 detectores de superficie, identificados cada uno con su nombre. Cuenta con la red de telecomunicaciones privada más grande del mundo, para interconectar a los detectores de superficie. Y es el único megaemprendimiento científico cuya energía proviene de fuentes alternativas. Cada detector tiene su panel fotovoltaico. Con estos instrumentos observamos y buscamos reconstruir los parámetros físicos, energía, dirección de arribo, y composición química del rayo cósmico primario, es decir la partícula superenergética incidente, que produce el chubasco atmosférico que nosotros captamos con los detectores.

–¿Por qué se llama chubasco atmosférico?

–Porque su duración es muy corta, dura millonésimas de segundo. En ese corto período se generan miles de millones de partículas de todo tipo, que son las que llegan a los detectores. Rayos cósmicos de alta energía llegan constantemente a la Tierra, pero los ultraenergéticos de 10 a la 17 electronvolts son muy esporádicos.

–Usted dice ultraenergéticos, ¿de cuánta energía estamos hablando?

–Estamos hablando de una cantidad de energía que el hombre no puede llegar a igualar, ni siquiera en dispositivos como el acelerador de hadrones del Cern, de Francia, la llamada máquina de Dios.

–¿Cómo son los detectores de superficie?

–Sirven para reconocer cuánta energía portan los rayos cósmicos. Integran un sistema de detección con sus elementos optoelectrónicos que transforman la luz que se generan en el tanque en pulsos electrónicos. Luego hay una electrónica de alta densidad, y bajo consumo energético que finalmente envía por telecomunicaciones la información a la estación central, y de ahí a laboratorios de todo el mundo que conforman la colaboración internacional. Pusimos uno de estos detectores cada 1,5 km. Están llenos de agua ultrapura para optimizar la luz generada por efecto Cherenkov. Y cuentan con una tecnología que capta la lluvia de pequeñas partículas cósmicas que caen a la Tierra. En la UTN de Mendoza se estableció una planta de construcción de bolsas laminadas de Tyvek y plástico negro que contienen el agua hiperpura de los tanques: la luz generada por las partículas que atraviesan el agua, independiente de la dirección de entrada de la partícula, se refleja en el Tyvek y en todas direcciones, lo que permite el funcionamiento del detector, que transmite luego la señal a un procesador central.

–No hubiera imaginado que para el estudio del cosmos debían “plantarse” tanques de agua en una llanura, le digo, el conjunto es inabarcable, se pierde en el horizonte.

–Es que las partículas de alta energía, que son las que nos interesan, son muy poco frecuentes. Estadísticamente caen a razón de uno por kilómetro cuadrado cada 100 años. Para tener datos en poco tiempo necesitábamos tender esta red de detectores ocupando varios kilómetros cuadrados.

–¿Y cuántos rayos cósmicos han captado?

–Hemos captado 130 de estos rayos en 20 años.

–Con razón decía que son esporádicos...

–Con los nuevos sistemas de detección vamos a captarlos con mucha mejor resolución, menores errores sistemáticos y mejor precisión. Porque el problema que tienen los telescopios es que miden solo en noches oscuras y sin luna, es decir un 10 por ciento del tiempo, los detectores nuevos van a arrojar datos el 100 por ciento del tiempo.

–Como dice el dicho, “un rayo no cae nunca en el mismo lugar, dos veces”.

–Sí, sin dudas es un fenómeno misterioso. Son energías mega concentradas en partículas micro. Son partículas que llegan tras recorrer millones de años luz en el espacio, cargadas con las energías más altas conocidas. Invisibles al ojo humano, tienen una energía semejante a la de una pelota de tenis a 600 kilómetros por hora, pero con una masa subatómica. ¿Cómo se puede concentrar tanta energía en una partícula tan pequeña? Esa es la gran pregunta. La respuesta está en los grandes aceleradores de partículas cósmicos, probablemente agujeros negros, y estos estudios permitirían entender estas singularidades del universo. Porque digamos, poner observatorios en los agujeros negros es complicado...

–Seguramente...

–Las partículas pueden ser elementos como protones, neutrones, rayos gamma, neutrinos, y núcleos de hierro. Viajan a una velocidad cercana a la de la luz, pero los rayos cósmicos no son una novedad para la ciencia, fueron descubiertos por Victor Hess en 1912, a quien le dieron el Premio Nobel por eso.

–¿Y Pierre Auger qué descubrió?

–El francés Auger descubrió en 1938 que las partículas llegan a la superficie de la Tierra en una coincidencia temporal. Esto reveló que tienen un nacimiento en común. Encontró la explicación de los chubascos de los que hablamos recién, que se producen porque un rayo ultraenergético chocó con las moléculas de aire de la atmósfera, los fragmentos de esa colisión chocan a su vez con otras moléculas de aire y genera un efecto cascada, o chubasco.

–Y hasta ahora no hay teoría que pueda explicar el origen de estos rayos cósmicos de ultra alta energía...

–No la hay, es uno de los principales misterios extraterrestres, que indica que las teorías no están lo suficientemente evolucionadas, y que nos acercamos a conocimientos revolucionarios para el ser humano y su comprensión del universo.

–¿Qué es lo que revolucionaría la comprensión de este fenómeno?

–En el campo de la astrofísica hay dos grandes incógnitas: la materia oscura, que es algo que tiene que existir, pero que nadie puede descubrir, y por otro lado, los rayos cósmicos ultraenergéticos, que no tendrían que existir, pero, sin embargo existen. Son misterios que la ciencia está tratando de develar desde hace décadas.

–Están participando 500 científicos de todo el mundo. ¿Qué es lo que les atrae de este emprendimiento?

–Sobre todo, las preguntas que queremos responder. Desde el punto de vista de la ciencia son sumamente válidas y están en la frontera del conocimiento. A los físicos les atrae tanto el desarrollo del instrumental de los detectores, como el estudio de la energía.

–¿Qué rol juegan los argentinos en este megaproyecto?

–Los científicos de los otros países rotan permanentemente, cumplen una etapa, pero no pueden quedarse para hacer la operación y el mantenimiento, para eso están nuestros científicos y técnicos. Hemos armado un equipo de 32 físicos e ingenieros, capaces de llevar adelante el proyecto. Para hacer investigación y desarrollo formamos un equipo de otros 70 investigadores. Y estamos formando una nueva generación de científicos. Con lugar de trabajo en Cnea se han desarrollado 13 tesis doctorales y hay otras 18 en curso. Entre ellas, 7 corresponden a ingenieros electrónicos, prueba clara del compromiso de la Cnea con el desarrollo tecnológico a través de la alta capacitación de sus investigadores. Y desde 2014 hay 7 doctorandos, 4 de Argentina y 3 de Alemania, en el Doctorado de Doble Titulación en Astrofísica entre el Instituto Sábato (Unsam y Cnea) con el Instituto Tecnológico de Karlsruhe de Alemania.

–De este proyecto, ¿pueden terminar saliendo aportes que revolucionen la física teórica?

–Claro, eso nos motiva. Los modelos teóricos de las fuerzas nucleares actuales no pueden predecir los resultados que estamos obteniendo, dan mal, no encajan. Por ejemplo, la cantidad de muones –partículas hermanas de los electrones pero 200 veces más pesados– es significativamente menor en la realidad. Haciendo simulaciones numéricas con las fuerzas nucleares conocidas, no podemos predecir la cantidad de muones que llegan del cosmos, esto abre la puerta a nueva física, a nuevas interacciones que permitan predecir el número de muones. Como dice nuestro amigo e impulsor del proyecto el premio Nobel James Cronin, lo que más le interesa a un científico es descubrir cosas inesperadas.

–Mañana puede ser el día...

–Sí, claro, por qué no.

ignaciojaw [arroba] gmail [dot] com

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