Divulgación NMDB

¿Qué son los rayos cósmicos?

Cuando miramos al cielo vemos objetos brillantes: el sol, por supuesto, planetas, estrellas, nebulosas ... Todo eso es luz, ondas electromagnéticas. Con telescopios especializados podemos también podemos observar ondas electromagnéticas que son invisibles al ojo humano, como las emisiones de luz infrarroja o ultravioleta, ondas de radio y rayos-X.

Desde el principio del siglo veinte sabemos que a la Tierra no llegan sólo esas ondas, sino que también es bombardeada por partículas energéticas cargadas: protones, iones, electrones que llegan a una velocidad cercana a la de la luz. A estas partículas se las llaman rayos cósmicos, y nos cuentan cosas sobre el universo que no podríamos conocer a partir únicamente de la luz.

Los rayos cósmicos proporcionan una herramienta para explorar el universo, pero también afectan directamente a la Tierra. Estudiamos esas partículas para conocer sus orígenes, para usarlas como indicadoras de perturbaciones solares y también para prevenir sus efectos sobre los seres humanos y nuestros medios tecnológicos.

¿De dónde vienen los rayos cósmicos?

Los rayos cósmicos proceden de lugares del universo donde se producen explosiones: restos de explosiones de estrellas (supernovas), galaxias activas y también desde el Sol.

Los rayos cósmicos galácticos llegan continuamente, aunque su intensidad varía en función de la actividad del sol. Las partículas que son aceleradas en el sol, rayos cósmicos solares, son más esporádicas. Aparecen como eventos individuales dentro del flujo normal procedente del universo remoto.

¿Cómo podemos observarlos?

Los rayos cósmicos no alcanzan el suelo directamente, sino que chocan con los átomos existentes en la parte alta de la atmósfera. Esta colisión genera muchas partículas secundarias: protones, neutrones, muones y electrones. Suponiendo que la partícula original tuviera una velocidad mínima de 200.000 km/s, dos tercios de la velocidad de la luz, una gran cantidad de partículas atómicas, muones y otras partículas podrían detectarse mediante contadores situados a nivel del suelo cerca de los polos magnéticos.

El campo magnético de la Tierra es otro filtro, aunque no tiene prácticamente efecto en los polos magnéticos de la Tierra. Pero a medida que nos acercamos al ecuador, las partículas cargadas primarias deben ser más y más rápidas para sean capaces de atravesar el campo magnético. Contadores de partículas situados en diferentes partes de la Tierra miden, por lo tanto, rayos cósmicos de distintas velocidades mínimas, dando una idea del espectro de energía de los rayos cósmicos.

¿Qué es un monitor de neutrones?

Para incrementar el número de partículas detectadas, los elementos contadores de un monitor de neutrones están envueltos en plomo. Allí las partículas atómicas y algunos pocos muones generan a su vez más neutrones. Los monitores de neutrones cuentan estos neutrones, proporcionando así una estimación del flujo que los originó en la parte alta de la atmósfera.

Los monitores de neutrones se llevan utilizando desde la década de los cincuenta. A fecha de hoy siguen estando a la cabeza de la instrumentación dedicada a la medición de rayos cósmicos solares y de los rayos cósmicos menos energéticos procedentes de otras partes del universo.

¿Por qué son interesantes los rayos cósmicos?

Los rayos cósmicos son una formidable fuente de información sobre el violento universo. Queremos saber cómo y por qué determinadas partículas cargadas son aceleradas hasta alcanzar energías y velocidades tan altas.

Los rayos cósmicos pueden utilizarse para observar perturbaciones en el medio interplanetario que podrían alcanzar a la Tierra. Muchos años de observaciones nos han permitido constatar que la intensidad de los rayos cósmicos es modulada por el campo magnético de la heliosfera: cuando el sol tiene muchas manchas, el campo magnético es muy fuerte en la heliosfera, y esto reduce la intensidad de los rayos cósmicos galácticos que llegan a la Tierra. Cuando no hay manchas, el escudo protector es más débil y muchos más de estos rayos alcanzan la Tierra. También se producen variaciones muy rápidas cuando hay erupciones solares que lanzan campos magnéticos a la heliosfera.

Más aún, los rayos cósmicos tienen repercusiones en la Tierra. Afectan a la atmósfera de la Tierra produciendo partículas secundarias al colisionar con los átomos de las partes altas de la misma, ionizándolos. Las partículas rápidas son una fuente de radiación, como por ejemplo de rayos X. Aunque al parecer estos tienen un efecto muy bajo a nivel del suelo, las tripulaciones de aviones civiles están menos protegidas por la atmósfera. Es necesario por tanto supervisar y controlar estas condiciones. Los monitores de neutrones proporcionan los datos básicos para llevar a cabo dicho control.

Puede descargar desde esta misma página web el primer folleto sobre NMDB(pdf / 2Mb) (en idioma inglés).