Radiación cósmica
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Los rayos cósmicos son partÃculas subatómicas que proceden del espacio exterior y que tienen una energÃa 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 debÃa a la ionización causada por radiaciones de alta energÃa.
Victor Franz Hess, fÃsico estadounidense de origen austrÃaco, demostró en el año 1911 que la ionización atmosférica aumenta con la altitud, y concluyó que la radiación debÃa proceder del espacio exterior. El descubrimiento de que la intensidad de radiación depende de la altitud indica que las partÃculas que forman la radiación están eléctricamente cargadas y que son desviadas por el campo magnético terrestre.
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[editar] Origen
El origen de los rayos cósmicos aún no está claro. Se sabe que el Sol emite rayos cósmicos de baja energÃa 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 energÃa. En 2007, un grupo de cientÃficos argentinos del Observatorio Pierre Auger realizó un espectacular descubrimiento que inauguró una nueva rama de la astronomÃa. Este grupo encontró evidencias de que la mayor parte de las partÃculas de rayos cósmicos proviene de una galaxia cercana, Centaurus.[1] En tal caso es una galaxia de núcleo activo y el 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 centrÃfugamente en forma de protones y neutrones, al alcanzar la Tierra (u otros planetas con atmósfera lo suficientemente densa) solo 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 allÃ. 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 energÃa. Los centros de algunas galaxias emiten ondas de radio con mucha mayor intensidad que la VÃa Láctea, lo que indica que contienen fuentes de partÃculas de alta energÃa.
[editar] Componentes a nivel del mar
Los rayos cósmicos que alcanzan la atmósfera en su capa superior son principalmente (98%) protones y partÃculas alfa de alta energÃa. El resto son electrones y partÃculas pesadas ionizadas. A estas se les llama partÃculas primarias.
Esas partÃculas cargadas interaccionan con la atmósfera y el campo magnético terrestre, transformándose en partÃculas secundarias (son producto de la interacción de las partÃculas primarias con la atmósfera) y distribuyéndose de forma que la mayor intensidad de las partÃculas que alcanzan el suelo será en los polos (debido al campo magnético).
Por tanto, la componente de partÃculas que alcanzan el suelo varÃa según la altitud (a mayor altura menos atmósfera con la que interaccionar), con la latitud (a mayor latitud mayor cantidad de partÃculas 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.
[editar] Cascadas de rayos cósmicos
Las lluvias o cascadas de partÃculas subatómicas se originan por la acción de los rayos cósmicos primarios, que pueden tener una energÃa superior a los 1020eV, es decir, una energÃa cien millones de veces superior a la que se puede impartir a una partÃcula subatómica en los más potentes aceleradores construidos hasta hoy.
Cuando un rayo cósmico de alta energÃa 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 partÃculas. Estas, a su vez, chocan con otras produciéndose una serie de reacciones nucleares, que originan nuevas partÃculas que repiten el proceso en cascada. Asà puede formarse una cascada con más de 1011 nuevas partÃculas. Las partÃculas que forman las cascadas se pueden medir con distintos tipos de detectores de partÃculas, generalmente basados en la ionización de la materia o en el efecto Cherenkov.
[editar] Véase también
[editar] Referencias
[editar] 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 energÃas de los rayos cósmicos