Por Fernando Halperín/Equipo de Comunicación UNSAM 

Desentrañar grandes misterios suele requerir grandes esfuerzos. ¡Vaya si lo saben quienes trabajan en el Observatorio Pierre Auger Sur, en la provincia de Mendoza! El consorcio de 18 países, que puso en marcha este complejo único en el mundo, ha levantado un observatorio astronómico monumental, que abarca unos 3000 kilómetros cuadrados (imaginar un cuadrado de 55 kilómetros de lado). No es un observatorio a la vieja usanza. No está la cúpula ni el telescopio ni el solitario astrónomo con cara de científico loco. No. Se trata, más bien, de una serie de dispositivos dispersos por toda el área, extraños detectores, que actúan solos, en forma remota, desde una llanura olvidada, que alguna vez fue tierra de indios. Los datos que colectan quedan automáticamente disponibles para más de 400 investigadores asociados, alrededor del mundo.

Estados Unidos, Alemania, Francia, Italia, Eslovenia, Vietnam y, por supuesto, la Argentina, entre otros, son autores de toda esa desmesura, que busca la aguja en el pajar: los preciosos rayos cósmicos de muy alta energía. Partículas que viajan por el Universo a las más altas velocidades concebidas. No podemos verlas. No hay microscopio capaz de descubrir algo tan pequeño y veloz. Pero la ciencia ha encontrado la forma de detectarlas. El gran desafío es entender qué son y, especialmente, de dónde vienen; es decir, qué acontecimiento universal -aún desconocido- puede generar algo con semejante energía.

Pero, vamos de a poco. ¿De qué se trata todo esto? Y, ¿cuál es la relación de este fenomenal hot point de la ciencia mundial con la Universidad Nacional de San Martín?

La planicie infinita
La respuesta a todas estas preguntas comienza a tomar forma en una región del sur de Mendoza conocida como Pampa Amarilla. Viniendo desde el Norte, a 50 km de Malargüe, la célebre ruta 40 es una cinta azulada de rectas infinitas. Excepto por las altas cumbres nevadas, que acompañan al viajero a lo lejos, por el oeste, todo es suelo chato, salitroso y árido, cubierto de canto rodado, de donde surgen dificultosamente unos arbustos grises, cuyas espinas atraviesan, sin siquiera doblarse, tanto la piel humana, como las suelas de los zapatos y las cubiertas radiales de los vehículos.

Aquí empieza la Patagonia, dicen. El asfalto de la ruta corta el paisaje en dos. Las guías turísticas recomiendan no hacer el trayecto a la hora de la siesta. Los conductores suelen sucumbir a la monotonía, y quedarse dormidos. Para el visitante, esta planicie yerma puede ser una pesadilla. Para los astrofísicos del Pierre Auger, que buscan rayos cósmicos, es el Edén.

Pero llegando a un paraje llamado El Sosneado, a 40 km de Malargüe, algo rompe con el paisaje. Son piletones de plástico color arena, de un metro y medio de altura. Brotan por todos lados, como los arbustos. Es fácil descubrirlos desde la ruta. Algunos casi tocan la banquina. Cada uno, con su antena y su panel solar. Son los llamados “detectores de superficie” y son parte del Observatorio. Se dijo ya que el Pierre Auger no se parece en nada al típico observatorio de antaño. Ni siquiera hay algo para “ver”. Más bien se trata de detectores-trampa dispersos por el campo, 1600 en total, ubicados a 1,5 km uno del otro, cuya función es atrapar partículas invisibles que provienen de otros mundos. Veamos cómo funcionan.

El gran pool planetario
Primero, hay que entender qué es un rayo cósmico. Para eso, imaginemos una especie de billar; un juego de pool planetario. La bola blanca -el rayo cósmico- se acerca a la Tierra viajando a velocidades cercanas a la de la luz. Ha comenzado su travesía hace millones de años, seguramente en otra galaxia. Esta partícula es menos que microscópica. Pero algo la lanzó a las velocidades más altas del Universo. Algo que hay que descubrir.

Al llegar a 100 kilómetros sobre nuestras cabezas, el rayo se encuentra con una barrera. Es nuestra atmósfera. Repleta de átomos y moléculas, contrasta con el relativo vacío del espacio. Y, entonces, sobreviene el cataclismo. El rayo ingresa con tanta energía, que choca contra los átomos y moléculas del aire (nitrógeno, por ejemplo) y, directamente, los despedaza. Esto es fisión nuclear. Fragmentos (partículas elementales) salen disparados con enorme fuerza y rompen y destruyen otras moléculas y otros átomos que, a su vez, se convertirán en fragmentos que golpearán otros átomos. Y, así, hasta llegar a la superficie terrestre en forma de radiación de muones. “Chubascos de partículas”, les dicen los científicos del Auger a este tipo de eventos.

En su viaje enloquecido, algunas de esas partículas penetran en los detectores de superficie. Los detectores-trampa, al costado de la ruta. Esa es, en realidad, la idea. Ingresan con todo su desenfreno al tanque, en donde se sumergen en agua ultrapura, y por un efecto fotoquímico (lo llaman “Efecto Cherenkov”) producen un flash de luz. Y, entonces… ¡Bingo! No la vemos, pero tenemos una partícula. Sabemos que está allí. Una partícula producto del choque de un rayo cósmico contra la atmósfera.

Cuanto más energético -léase, “veloz”- haya sido el rayo cósmico, más intenso será el chubasco y, por lo tanto, mayor cantidad de partículas caerán sobre la tierra y, claro, dentro de los detectores-trampa. Un rayo cósmico de muy alta energía, de hecho, dispara varios detectores de superficie casi a la vez, lo que permite estimar su dirección.

Pero, ¿por qué la desmesura? ¿Por qué 1600 detectores en 3000 km2? ¿No alcanzaba con uno? La respuesta es simple. La energía de los rayos cósmicos es inversamente proporcional a su flujo. Dicho en criollo: los rayos cósmicos más energéticos del Universo, son escasos como piedras muy preciosas. O peor. Los cálculos dicen que un área de 10 cuadras por 10 cuadras, en promedio, recibe…, ¡sólo un rayo cósmico por siglo! Y la astrofísica, se sabe, es ciencia de estadísticas. Se necesitan muchos para poder comprender qué son, de dónde vienen y qué los producen. Entonces, la solución es cubrir grandes superficies con detectores. Más superficie; más detectores; mayores chances de atrapar las partículas de los chubascos que producen los rayos cósmicos. Con 3000 km2, según las ecuaciones, deberían poder detectarse unos 30 por año. ¿Poco o mucho? Lo decide el lector.

El nexo con la UNSaM
Un ente del tamaño y la importancia del Observatorio Pierre Auger Sur suele trabajar con muchas instituciones científicas y académicas asociadas. En este caso, una de las más importantes es el Instituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (ITeDA), nacido de la inédita sociedad entre el Conicet y la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA). El objetivo del ITeDA es “la investigación, el desarrollo y la formación de personal calificado en experimentos y tecnologías asociadas con las ciencias del universo y las astropartículas”. Y aquí es donde juega la UNSaM, que es la institución encargada del área académica del Instituto. Dicho en criollo, la UNSaM forma profesionales, que luego podrán trabajar en los proyectos del Pierre Auger.

Claro que, además de los detectores-trampa de superficie, el Auger guarda otras sorpresas. Los detectores de superficie permiten estudiar los rayos cósmicos en dos dimensiones. Pero vivimos en un mundo 3D. Por eso, las mediciones se complementan con los telescopios de fluorescencia. Son 24. Se ubican en grupos de seis, en cuatro sitios estratégicos: Morado, Leones, Amarilla y Coihueco.

Cuando un rayo cósmico entra en la atmósfera, rompiéndolo todo, generando su festival de partículas, el “chubasco”, el fenómeno produce, además, una muy tenue fluorescencia a varios kilómetros de altura. Esta fluorescencia es invisible a los ojos, pero no a los telescopios ultrasensibles del Auger. Por eso, durante las 20 noches por mes en las que la Luna no hace de las suyas -y, siempre y cuando, la meteorología acompañe-, los telescopios de fluorescencia abren sus grandes ojos de espejo hacia el espacio. Y buscan. Y encuentran.

“Cuando un chubasco de partículas dispara varios detectores de superficie, y también los telescopios de fluorescencia, entonces podemos estar bastante seguros de que un rayo cósmico de alta energía ha llegado a casa”, dice el doctor Manuel Platino, ingeniero electrónico, doctorado en Stanford, músico y profesor de la UNSAM. Entonces, en el centro de cómputos del Observatorio, ubicado en Malargüe, los servidores comienzan a almacenar los datos que, automáticamente, se duplican en la sede de Lyon (Francia).

La verdad es que cuando se produce uno de estos eventos tan esperados, el puñado de especialistas que hace guardia por las noches en el centro de cómputos de la sede del Auger, en Malargüe, apenas lo nota. Están más concentrados en que todo funcione correctamente. Una lluvia repentina. Un detector que marca “error”, una compuerta que no abre… Los datos, en todo caso, quedan almacenados, accesibles, vía internet, para los investigadores de diversos proyectos. “Si la noche es tranquila, por ahí nos ponemos a ver los eventos”, dice Platino.

Entonces, si llega un rayo cósmico de alta energía, ¿hay brindis?. “No… Normalmente, si es un evento de los que podrían desatar un brindis, somos siempre muy escépticos. Primero, sospechamos de que, quizás, algo anduvo mal, y con los días se confirmará si se trató de algo especial o no”, agrega.

Nuevos proyectos
Como se ha dicho, el Auger se planificó pensando en las partículas de mayor energía del Universo.  En 2007, los científicos del Auger fueron tapa de la revista Science, con algunas hipótesis a partir de las primeras mediciones: los rayos cósmicos de mayor energía serían protones libres, un tipo de partícula elemental que está en el núcleo de todos los átomos. Y el evento que generaría semejante energía estaría relacionado con los poderosísimos campos magnéticos de los agujeros negros; en especial, los de un grupo de galaxias ubicadas a unos 11 millones de años luz de la Tierra.

Es, apenas, un comienzo. Pero muy promisorio.

Sin embargo, hoy, en el Auger también se trabaja en otros proyectos. Por ejemplo, hay algo misterioso en los rayos cósmicos cuya energía está un escalón más abajo. Estos últimos, aparentemente, provendrían del interior de nuestra propia galaxia, de nuestro vecindario. “No tienen la energía suficiente para viajar a través del Universo, para escapar de las fuerzas gravitatorias de la galaxia, y son más abundantes”, explica Platino mientras, llave en mano, abre candados y cerraduras del telescopio de fluorescencia del cerro Coihueco. Aquí, a 1800 metros sobre el nivel del mar, es posible apreciar hacia el este los 3000 km2 de Pampa Amarilla, y toda la red de detectores de superficie, que desde la altura, parecen pequeños puntos color crema, perfectamente alineados. Sólo el río Atuel marca alguna discontinuidad en el paisaje árido, gris-verdoso. Hacia el oeste, las altas cumbres nevadas, y el silencio.

En el interior del edificio del telescopio de fluorescencia todo está en marcha. Pero no hay nadie. “Todo funciona, básicamente, en forma remota”, dice Platino. El visitante no puede menos que recordar las estaciones Dharma, de la serie “Lost”. Las computadoras encendidas; los racks de servidores; los pequeños leds azules, rojos naranjas; el zumbido de fondo de las decenas de coolers y, claro, la infaltable cafetera y el microondas. Tecnología de punta, solitaria, y en el medio de la nada.

Más allá, llama la atención otro conjunto de telescopios más pequeños. “Son los del proyecto HEAT. Los usamos para detectar la fluorescencia que provocan los choques de rayos cósmicos, pero menos energéticos”, explica Platino, que está dedicado de lleno a otro proyecto llamado AMIGA, y que él mismo explica. “Hoy pensamos que los rayos más energéticos del universo, los que llegan de otras galaxias, son protones solitarios. Pero los que estudiamos de menores energías, y que provienen de nuestra Vía Láctea, pueden ser más complejos; por ejemplo, núcleos de átomos de otros elementos, tan pesados como el hierro. Podemos determinarlo, midiendo la proporción de electrones y muones presentes en los chubascos cósmicos. Para eso, en AMIGA desarrollamos un contador de muones subterráneo”. AERA, en cambio, es un proyecto que busca estudiar los rayos cósmicos, pero desde otro ángulo: desde la detección de las ondas de radiofrecuencia que producen, junto con la fluorescencia, al llegar a la atmósfera terrestre.

“La idea es medir los rayos cósmicos de todas las formas que se nos puedan ocurrir”, dice Manuel Platino, mientras cierra con llaves el complejo.

Atardece, y los espejos del telescopio de fluorescencia de Coihueco aún están protegidos por grandes portones. Un rayo se Sol podría fulminarlos. Pero a la noche despertarán. En la soledad del Coihueco apuntarán sus grandes ojos espejados al cosmos en busca de nuevas respuestas.