Los rayos cósmicos son partículas subatómicas que proceden del espacio exterior y que tienen una energía elevada debido a su gran velocidad, cercana a la velocidad de la luz. Se descubrieron cuando pudo comprobarse que la conductividad eléctrica de la atmósfera terrestre se debía a la ionización causada por radiaciones de alta energía.

Victor Franz Hess, físico estadounidense de origen austríaco, demostró en el año 1911 que la ionización atmosférica aumenta con la altitud, y concluyó que la radiación debía proceder del espacio exterior. El descubrimiento de que la intensidad de radiación depende de la altitud indica que las partículas que forman la radiación están eléctricamente cargadas y que son desviadas por el campo magnético terrestre. El término "rayos cósmicos" fue acuñado por Millikan quien, contrario a Hess, planteaba que eran de origen extraterrestre, años más tarde Millikan apoyó la teoria de Hess.

Contenido 1 Origen 2 Componentes a nivel del mar 3 Cascadas de rayos cósmicos 4 Véase también 5 Referencias 6 Enlaces externos

Origen

El origen de los rayos cósmicos aún no está claro. Se sabe que el Sol emite rayos cósmicos de baja energía en los periodos en que se producen grandes erupciones solares, pero estos fenómenos estelares no son frecuentes; por lo tanto, no explican el origen de los rayos cósmicos, como tampoco lo explican las erupciones de otras estrellas semejantes al Sol. Las grandes explosiones de supernovas son, al menos, responsables de la aceleración inicial de gran parte de los rayos cósmicos, ya que los restos de dichas explosiones son potentes fuentes de radio, que implican la presencia de electrones de alta energía. En 2007, un grupo de científicos argentinos del Observatorio Pierre Auger realizó un espectacular descubrimiento que inauguró una nueva rama de la astronomía. Este grupo encontró evidencias de que la mayor parte de las partículas de rayos cósmicos proviene de una constelación cercana, Centaurus.^[1] Esta constelación en tal caso contiene una galaxia de núcleo activo y su núcleo activo se debe a la presencia de un agujero negro (probablemente supermasivo), al caer la materia a la ergosfera del agujero negro y rotar velozmente, parte de tal materia fuga a enormes velocidades, centrífugamente, en forma de protones y neutrones; al alcanzar la Tierra (u otros planetas con atmósferas lo suficientemente densas) sólo llegan los protones que caen en cascadas de rayos cósmicos tras chocar contra las capas superiores atmosféricas. El descubrimiento observado en Centaurus parece ser extrapolable a todas las galaxias con núcleos activados por agujeros negros.

También se cree que en el espacio interestelar se produce una aceleración adicional como resultado de las ondas de choque procedentes de las supernovas que se propagan hasta allí. No existen pruebas directas de que las supernovas contribuyan de forma significativa a los rayos cósmicos. Sin embargo, se sugiere que las estrellas binarias de rayos X pueden ser fuentes de rayos cósmicos. En esos sistemas, una estrella normal cede masa a su compañera, una estrella de neutrones ó un agujero negro.

Los estudios radioastronómicos de otras galaxias muestran que estas también contienen electrones de alta energía. Los centros de algunas galaxias emiten ondas de radio con mucha mayor intensidad que la Vía Láctea, lo que indica que contienen fuentes de partículas de alta energía.

Componentes a nivel del mar

Los rayos cósmicos que alcanzan la atmósfera en su capa superior son principalmente (98%) protones y partículas alfa de alta energía. El resto son electrones y partículas pesadas ionizadas. A estas se les llama partículas primarias.

Esas partículas cargadas interaccionan con la atmósfera y el campo magnético terrestre, transformándose en partículas secundarias (son producto de la interacción de las partículas primarias con la atmósfera) y distribuyéndose de forma que la mayor intensidad de las partículas que alcanzan el suelo será en los polos (debido al campo magnético).

Por tanto, la componente de partículas que alcanzan el suelo varía según la altitud (a mayor altura menos atmósfera con la que interaccionar), con la latitud (a mayor latitud mayor cantidad de partículas desviadas por el campo magnético) y sufren cierta variación con el ciclo solar (de 11 años).

A nivel del mar, y para una latitud de unos 45ºN, las componentes principales son muones (72%), fotones (15%) y neutrones (9%).

Las dosis recibidas debido a los rayos cósmicos se encuentran entre 300 μSv y 2000 μSv al año. Promediada por la población, datos de ocupación y otros factores, se encuentra un valor promedio de 380 μSv/año.

Cascadas de rayos cósmicos

Las lluvias o cascadas de partículas subatómicas se originan por la acción de los rayos cósmicos primarios, que pueden tener una energía superior a los 10²⁰eV, es decir, una energía cien millones de veces superior a la que se puede impartir a una partícula subatómica en los más potentes aceleradores construidos hasta hoy.

Cuando un rayo cósmico de alta energía llega a la atmósfera terrestre interactúa con los átomos que la forman, chocando con los gases y liberando electrones. Este proceso excita los átomos y crea nuevas partículas. Estas, a su vez, chocan con otras produciéndose una serie de reacciones nucleares, que originan nuevas partículas que repiten el proceso en cascada. Así puede formarse una cascada con más de 10¹¹ nuevas partículas. Las partículas que forman las cascadas se pueden medir con distintos tipos de detectores de partículas, generalmente basados en la ionización de la materia o en el efecto Cherenkov.

Véase también

• Observatorio Pierre Auger

Referencias

1. ↑ Diario La Nación, 09/11/2007: Develan uno de los misterios del cosmos

Enlaces externos

• Experimento Pierre Auger (en inglés)
• Agasa (en inglés)
• Hires (en inglés)
• Alta (en inglés)
• Desert Cosmic Ray (en inglés)
• Salta (en inglés)
• Tibet AS gamma experiment (en inglés)
• Haz tu propio detector de rayos cósmicos
• En esta página hay un interesante gráfico con las energías de los rayos cósmicos