Investigador del IF contribuye a detectar rayos cósmicos con CREAM
David Salcedo
25/ago/2017
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Estación Espacial Internacional
NASA

El detector de rayos cósmicos llamado Cosmic Ray Energetics and Mass for the Internacional Space Station (mejor conocido como ISS CREAM), en el cual colaboró el investigador del Instituto de Física Arturo Alejandro Menchaca Rocha, empezó a arrojar los primeros datos a partir del 22 de agosto.

El experimento CREAM tiene el objetivo de detectar y medir la composición de los rayos cósmicos, partículas subatómicas, en su mayoría protones o núcleos de átomos, que llegan desde el espacio a la Tierra.

Si bien por lo errático de su trayectoria hacia la Tierra, se desconoce dónde se originaron, de acuerdo con Arturo Menchaca, medir y entender la composición y energía de los rayos cósmicos da información sobre el funcionamiento del Universo.

El ISS CREAM llegó al espacio el pasado 14 de agosto por medio del cohete Falcon 9 del Commercial Resupply Services (CRS-12) en la cápsula Dragon, perteneciente a la empresa estadounidense Space Exploration Technologies Corporation (SpaceX), y en la que iban, además del ISS CREAM, otros 200 experimentos.

Una vez que la nave de carga (donde venía el detector) estuvo en el espacio, pasaron 36 horas para que ésta se alineara con la ISS, posteriormente el CREAM fue fijado externamente a la Estación, y el 22 de agosto finalmente se instaló a las aproximadamente 07:00 horas.



Cosmic Ray Energetics Mass llegando a la Estación Espacial Internacional. Crédito: NASA.

Una historia detectando rayos cósmicos

El investigador en física nuclear, Arturo Menchaca, relató a Noticias IFUNAM su entrada hace 17 años al proyecto, dirigido por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA, por sus siglas en inglés).

“Mi participación en la detección de los rayos cósmicos empezó desde el 2000. Pasé tres años sabáticos en Institut des Sciences Nucléaires, en Grenoble, Francia, con un socio, Michel Buénerd, haciendo experimentos de física nuclear”, contó el investigador, quien el año pasado fue nombrado miembro de The World Academy of Sciences (TWAS) para el avance de la ciencia en los países en desarrollo.

“Posteriormente, Buénerd me invitó a trabajar en un experimento de rayos cósmicos, que terminó siendo el Alpha Magnetic Spectrometer (mejor conocido como AMS) y duré un año trabajando en su preparación”, dijo Menchaca.



Alpha Magnetic Spectrometer. Crédito: NASA.

Durante la construcción del AMS, Menchaca aprendió todo lo relacionado con la radiación cósmica, y conoció a un personaje clave en su vida académica: el físico estadounidense-chino Samuel Ting, ganador del Nobel de Física en 1976 al descubrir una partícula subatómica llamada “cuark encantado”.

Samuel Ting había propuesto desde 1995 el desarrollo del AMS, un detector de materia compuesto por: un imán que se convierte en “espectrómetro” y ocho detectores que proporcionan información sobre las partículas que viajan a través del imán.

El AMS fue desarrollado para detectar la radiación cósmica que lanzan al espacio las estrellas cuando explotan al final de su vida. De ahí que podamos entender a los rayos cósmicos como las cenizas de las estrellas.

Dado que la radiación que proviene del espacio se afecta al interactuar con la atmósfera de la Tierra, los investigadores planearon instalar el AMS en el espacio, y así lograr una detección más ‘pura’.

Pero durante la espera para el lanzamiento del AMS ocurrió un contratiempo que hizo que la NASA cancelara la instalación del AMS: el primero de febrero de 2003 el Transbordador Espacial Columbia se desintegró durante su retorno a la Tierra matando a 7 tripulantes, de manera que el lanzamiento del detector AMS hacia la ISS no pudo llevarse a cabo.

Del AMS al CREAM

Después de la cancelación para enviar el AMS al espacio, la física coreana Eun-Suk Seo invitó al investigador Arturo Menchaca a desarrollar otro aparato parecido al AMS, el CREAM, el cual es más pequeño y tiene el mismo objetivo de detectar rayos cósmicos, pero de mayor energía.

Dado que la NASA no había asignado recursos para enviar el detector a la ISS, durante varios años los investigadores estuvieron trabajando en diversas pruebas.

Entre 2004 y 2010 este detector voló en seis misiones, en un total de 161 días por la Antártida para hacer detecciones de prueba. En ellas, el CREAM fue colocado en un globo por el Polo Sur durante el verano, que es cuando la atmósfera que estuvo fría la mitad del año se calienta hasta formar un torbellino alrededor del Polo.

Cuando se produce el torbellino, el globo puede girar alrededor del Polo por la diferencia de temperaturas en el ambiente. Este fenómeno permitió que el globo lograra una altura de aproximadamente 40 kilómetros durante algunos días. Cuando finalmente el aire se calienta, el globo cae y con él, el detector. Todas esas pruebas fueron clave para probar el ISS CREAM y lograr que estuviera listo en cuanto la NASA anunciara un espacio para lanzarlo al espacio.

A partir de ahora, cuando por fin el ISS CREAM empieza a arrojar datos, Menchaca, en conjunto con el equipo de investigación de Eun-Suk Seo, inicia una nueva etapa de análisis que, idealmente, revelará nuevo conocimiento sobre nuestro Universo.



Hardware del Cosmic Ray Energetics Mass para vuelos en globo. Crédito: NASA.



Ligas de interés:

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Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM)