El misterio de los rayos cósmicos
( Creces, Agosto 2005 )
La Tierra está siendo continuamente bombardeada por partículas de alta
energía que vienen desde el espacio exterior, pero nadie sabe de dónde, ni tampoco qué les proporciona su energía. Se los ha llamado "rayos cósmicos", y la mayor parte de las veces están constituidas por protones, pero en algunas otras veces son núcleos atómicos que viajan a través del universo a una velocidad cercana a la velocidad de la luz. Algunos rayos cósmicos detectados en la Tierra son producidos por eventos violentos como los ocurridos al explotar una supernova. Pero aún no conocemos el origen de las partículas energéticas más grandes, que son las más energéticas que se hayan visto en la naturaleza. Muchas de ellas, por su alta energía, parecen ser peligrosas para los astronautas. Pero éste no es el verdadero misterio.
(Ataques de Rayos Cósmicos)
Las partículas de los rayos cósmicos viajan a través del espacio y pierden energía en las colisiones con los fotones de baja energía que invaden el universo, como por ejemplo las radiaciones basales de las microondas cósmicas, provenientes del big bang (Los Ecos del Big Bang en el Universo). En la teoría de la relatividad especial de Einstein, se afirma que cualquier rayo cósmico que alcanza a la Tierra proveniente de alguna fuente fuera de nuestra galaxia, tiene que haber sufrido en su viaje muchas colisiones energéticas, de modo que su máxima posible energía es 5X1019 electronvolts. Esto es conocido como el límite Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK).
Sin embargo durante la última década, el detector de partículas Akeno Giant Air Shower Array-111, de la Universidad de Tokio, esparcido en una amplia superficie de 100 kilómetros cuadrados, ha detectado muchos rayos cósmicos sobre el límite GZK. Podría pensarse que ellos pueden venir del interior de nuestra galaxia, y que en su viaje puede haberse ahorrado la pérdida energética de roce, conservando así una alta energía. Desgraciadamente los astrónomos no han encontrado ninguna fuente de estos rayos cósmicos dentro de nuestra galaxia. Entonces, ¿Cómo es el asunto?
Una posibilidad es que haya algo equivocado con las determinaciones de Akeno. Otra posibilidad, es que Einstein haya estado equivocado. Su teoría especial de la relatividad dice que el espacio es igual en todas las direcciones. Pero si no fuera así, las partículas podrían encontrar más facilidades para movilizarse en determinadas direcciones. Entonces los rayos cósmicos podrían retener más de su energía, pudiendo ellas sobrepasar el limite GZK.
Los físicos que llevan el experimento "Pierre Auger" en Mendoza, Argentina, están ahora trabajando en este problema (Los físicos requieren monstruosos laboratorios para dilucidar los misterios del universo). Utilizando 1600 detectores esparcidos en 3000 kilómetros cuadrados, Auger va a ser capaz de determinar la energía que viene de los rayos cósmicos y con esto podrían aclararse los resultados del Akeno (fig 1 y 2). Cada uno de estos detectores está lleno con 12 toneladas de agua, con lo que se pueden detectar partículas cargadas que chocan con el estanque. Combinando la información de muchos detectores puede localizarse la dirección original del origen de rayos cósmicos.
Alan Watson, un astrónomo de la Universidad de Leeds, Inglaterra, y vocero del proyecto Pierre Auger, esta cierto que aquí ya han encontrado algo. "No tengo dudas que existen eventos por sobre 1020 electronvolts. “Ya hay suficientes ejemplos que me convencen", dice Watson. La pregunta ahora es, ¿Qué son ellos? ¿Cuántas de estas partículas están llegando y de qué dirección vienen? Hasta cuando no tengamos esta información, no podemos decir de cuán exótica podría ser la explicación para este misterio.