Partículas que vienen de lejos

DIALOGO CON EL FISICO CARLOS HOJVAT, DEL OBSERVATORIO PIERRE AUGER

El Observatorio Pierre Auger, en Malargüe, Mendoza, dedicado al estudio de los rayos cósmicos de alta energía, es uno de los emprendimientos más grandes de la Argentina y del Hemisferio Sur.

Así como, al principio de su existencia como planeta, la Tierra recibió una lluvia impiadosa de meteoritos que le fueron dando forma (y que quizá trajeron el agua) y que duró quinientos millones de años, aún sigue siendo bombardeada de manera permanente, pero por otra clase de objetos: los rayos cósmicos, que vienen de todas direcciones y que consisten generalmente en partículas subatómicas: protones, piones, muones, entre otras. Algunas se sabe de dónde provienen; otras, no. Pero su velocidad, grado de incidencia en la atmósfera, permite a veces sospecharlo, y supone que pueden traernos información sobre algunos aspectos profundos del universo. Algunos llegan de nuestra propia galaxia; otros han cruzado el espacio intergaláctico para hacer blanco en un lugar tan minúsculo como nuestro planeta. Capturarlos y estudiarlos es, pues, uno de los tantos objetivos de los astrofísicos, y exprimirlos hasta que larguen todos sus secretos.

Pero no es fácil: para pescarlos hacen falta grandes superficies, agarrarlos en el momento justo y, si es posible, retenerlos, ver sus efectos secundarios, analizarlos y extraer conclusiones.
El proyecto Pierre Auger, probablemente el emprendimiento científico más ambicioso que se desarrolla en la Argentina (con la colaboración de varios otros países), ocupa una extensa porción de terreno en Malargüe, Mendoza, que trata de convertirse en una trampa para las partículas que eligieron, inadvertidamente, ese lugar para tocar tierra.
Carlos Hojvat es uno de los principales investigadores del proyecto Auger; vive seis meses en la Argentina y seis meses en el Fermilab de Chicago.
–Por suerte lo agarré cuando está acá.
–Sí, unos días más y me iba.
–¿Usted dirige el proyecto?
–No, no. Hasta hace un tiempo era el subgerente del Proyecto Internacional Auger, cuyo propósito era la construcción del Observatorio Auger para el estudio de la reacción cósmica. También soy presidente de la Fundación Observatorio Auger Argentina, que es la institución legal en la Argentina formada para operar el observatorio.
–Bueno, aunque no sea el director, son bastantes títulos.
–Y, sí.
–El objetivo del Observatorio es el estudio de los rayos cósmicos.
–Sí, el estudio de los rayos cósmicos de las energías más elevadas; me refiero a energías de la 10 a la 20 electronvolt que es donde, digamos, se termina la parte conocida del espectro de las energías del muestrario cósmico.
–¿Cuándo se detectaron los rayos cósmicos?
–En 1910 más o menos; era una época en que los rayos X y fenómenos por el estilo eran bien conocidos, si bien luego se llegó a la conclusión de que una gran parte de los rayos cósmicos en realidad son partículas comunes como las que se ven en la superficie de la Tierra o partículas incidentes arriba de la atmósfera que pueden ser protones o iones pesados.
–¿Y que vienen de dónde?
–Bueno, depende de la parte del espectro donde uno está estudiando. Se sabe que hay partículas de energías medianas o bajas que vienen de la galaxia, de la Vía Láctea. Ahora aquí, por el tipo de energías, se piensa que la región donde está diseñado el Observatorio es de origen extragaláctico; vienen de alguna galaxia que no es la nuestra.
–¿Y cómo los pescan?
–Si hubiera que esperar a que las partículas individuales llegaran a la superficie de la Tierra sería difícil encontrarlas porque tendría que haber un detector en el lugar específico donde pueda llegar uno.
–¿Y entonces?
–Se manifiestan porque interactúan en las regiones superiores de la atmósfera y producen una cascada de partículas que aumenta dramáticamente, y cuando llega a la superficie de la Tierra puede contener millones de partículas secundarias que ocupan un área larga, un área importante en la superficie de la Tierra y entonces se manifiestan. También se manifiestan por la luminosidad que producen en la atmósfera debido a la excitación de los átomos de nitrógeno del aire.
–Pero, además, usan tanques de agua.
–Es otra de las técnicas: una, la observación directa de los eventos en la atmósfera; y otra, la de las partículas que quedan atrapadas en los tanques. Las dos técnicas se complementan.
–¿Son tanques llenos de agua?
–Sí. Si ocurre que una partícula cargada pasa por el agua y si su velocidad de travesía es mayor que la velocidad de la luz en el agua emite una luz que se llama luz de Cherenkov, que es algo similar en luz a romper la barrera del sonido.
–¿Y cuántos tanques hay?
–Hay mil seiscientos tanques, distribuidos en una superficie aproximada de 3 mil kilómetros cuadrados.
–Y ahí alrededor están...
–Los cuatro edificios que tienen cada uno 6 telescopios ópticos que miran la fluorescencia del nitrógeno en la región de la alta atmósfera.
–¿Y qué es lo que se espera saber con todo esto?
–Queremos entender en realidad qué pasa con los rayos cósmicos de muy altas energías. Al fin y al cabo, la dispersión de la trayectoria que sufre una partícula en un campo magnético es menor cuando más alta es la energía de la partícula; entonces, a estas energías podemos hacer lo que llamaríamos astronomía con rayos cósmicos.
–Es decir...
–Es decir que el detector nos permite reconstruir la dirección de llegada del rayo cósmico; así que miramos hacia atrás, seguimos la trayectoria y la proyectamos en la distribución de galaxias o en la distribución de objetos celestes y podemos ver si hay correlaciones entre la posición, la dirección de llegada de la partícula y la posición de objetos celestes. Esto sería lo que llamamos rastreo de fuentes de rayos cósmicos. Es decir: si existe una correlación entre los eventos que observamos y la ubicación de objetos celestes, podemos determinar si vienen de allí.
–¿Y su trabajo particular en qué consiste?
–Yo particularmente estoy interesado en la agrupación de partículas, debido a los campos magnéticos que han atravesado en su largo viaje intergaláctico. Es decir, partículas que tienen el mismo origen y que pasan por campos magnéticos similares estarían agrupadas, dependiendo de su energía de llegada. Porque existe la posibilidad de que las partículas no tengan fuentes específicas y que lleguen de manera isotrópica, desde todas direcciones, de la misma manera en que es isotrópico el fondo de radiación de microondas, en cuyo caso es posible que sean objetos exóticos que decaen permanentemente desde el Big Bang. Y sería un resultado interesante porque serviría para estudiar aspectos del Big Bang.
–El Observatorio tiene financiación internacional, ¿no es así?
–La colaboración está formada por 15 países y el costo del Observatorio es de 50 millones de dólares. Lo interesante es que ninguno de los países tiene una contribución dominante, es decir, todos los países han puesto una parte similar. Los países o las instituciones participantes han provisto el equipo de esa forma y se ha construido el observatorio. No ha sido necesariamente aporte de dinero en la construcción sino de equipo. La República Argentina y la provincia de Mendoza jugaron una parte fundamental en el sentido de que, aun debido a los vaivenes económicos cuando hubo la devaluación, han cumplido sus promesas, sus compromisos originales. La colaboración tiene un consejo de finanzas que es donde están representadas las agencias de financiación de todos los países que participan. Ese es el órgano internacional que controla el funcionamiento del Observatorio.