La ciencia, a punto de revelar el misterio de los rayos cósmicos de energía ultra alta

Los investigadores informaron sobre este asunto en su artículo para Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment.

Los científicos de la Universidad Estatal de Moscú, la Universidad Nacional de Investigaciones Nucleares MEPhI, la Universidad de Irkutsk y otros centros líderes de Rusia y Alemania están preparando ya mismo nuevas tandas de experimentos en dos instalaciones del observatorio TAIGA: en el conjunto de las estaciones de detección TAIGA-HiSCORE y en los nuevos telescopios TAIGA-IACT, que permiten registrar la imagen de la radiación Cherenkov a partir de una cascada de partículas cargadas resultante de la interacción del cuanto gamma de alta energía con los núcleos de los átomos de la atmósfera. Dado que las mediciones en los principales detectores del observatorio se realizan en noches sin luna, y en verano son cortas, los experimentos se llevan a cabo en otoño, invierno y primavera.

TAIGA, un sistema singular instalado a 50 km del extremo sur del lago Baikal, se basa en una nueva tecnología híbrida para registrar cascadas atmosféricas extensas (EAS, por sus siglas en inglés) generadas por cuantos gamma. Además de la radiación Cherenkov, puede detectar todos los componentes principales de las EAS que se forman en la atmósfera cuando interactúan con la radiación cósmica.

​"El sistema está en fase de despliegue. El número de detectores de distintas instalaciones y su área de detección están aumentando. Se están desarrollando técnicas de detección, procesamiento y análisis de eventos, y las características de precisión se están acercando a las previstas. Se trata de una fase inevitable en la existencia de cualquier sistema experimental de gran envergadura", comenta Ígor Yashin, catedrático del Instituto de Física y Tecnología Nuclear de la Universidad MEPhI.

Según el investigador, los planes para el futuro inmediato incluyen el montaje del tercer telescopio Cherenkov y el aumento del número de estaciones de detección de la instalación a 120 unidades en un área de un kilómetro cuadrado. Durante el invierno boreal se realizarán mediciones del flujo de cuantos gamma procedente de fuentes gamma conocidas como el púlsar de la nebulosa de Cangrejo, etc.

El equipo de la MEPhI se encarga, entre otros cosas, de ensayar fotomultiplicadores y sus respectivos equipos electrónicos para la instalación TAIGA-HiSCORE, diseñar equipos electrónicos de cámaras para los telescopios Cherenkov y mantenerlos operativos, hacer guardias en el observatorio TAIGA.

El origen de los rayos cósmicos (partículas y núcleos acelerados) es uno de los mayores misterios de la ciencia moderna, y destaparlo ahora podría acercar a la humanidad a la creación de nuevas fuentes de energía ultra alta. Por poner un ejemplo, el Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de partículas más potente de la Tierra, tiene una energía de aceleración de partículas miles de millones de veces inferior a la de los aceleradores espaciales.

A partir de un sinfín de creaciones originales, los científicos esperan estudiar los procesos de nacimiento y propagación de los cuantos gamma de alta energía y, en un futuro, dar con las partículas de la misteriosa materia oscura que andan persiguiendo los físicos de todo el mundo.

El equipo científico lo integran investigadores de la Universidad Nacional de Investigaciones Nucleares MEPhI, la Universidad Estatal de Irkutsk, la Universidad Estatal Lomonósov de Moscú, la Universidad Estatal de Novosibirsk, la Universidad Estatal de Altái, así como centros punteros de investigación de Rusia —el Instituto Central de Estudios Nucleares y el Instituto de Estudios Nucleares de la Academia de Ciencias de Rusia— y Alemania.