La investigación basada en globos sobre partículas cósmicas que comenzó hace más de un siglo tendrá un gran impulso el próximo año, hasta la órbita terrestre baja, cuando la Energía y la Masa de Rayos Cósmicos (CREAM) de la NASA se enviarán a la Estación Espacial, convirtiéndose así (¿estás listo para esto?) ISS-CREAM, específicamente diseñado para detectar rayos cósmicos de súper alta energía y ayudar a los científicos a determinar cuáles pueden ser sus fuentes misteriosas.
"La respuesta es una que el mundo ha estado esperando durante 100 años", dijo el científico del programa Vernon Jones.
Lea más sobre este experimento "genial" a continuación:
La energía y masa de rayos cósmicos (CREAM) será el primer instrumento de rayos cósmicos diseñado para detectar en rangos de energía tan altos y durante una duración tan prolongada en el espacio. Los científicos esperan descubrir si los rayos cósmicos son acelerados por una sola causa, que se cree que son supernovas. La nueva investigación también podría determinar por qué se detectan menos rayos cósmicos a energías muy altas de los que se teoriza que existen.
"Los rayos cósmicos son partículas energéticas del espacio exterior", dijo Eun-Suk Seo, investigador principal del estudio CREAM. “Proporcionan una muestra directa de materia desde fuera del sistema solar. Las mediciones han demostrado que estas partículas pueden tener energías tan altas como 100,000 trillones de electronvoltios. Esta es una energía enorme, mucho más allá de cualquier energía que se pueda generar con aceleradores artificiales, incluso el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN ".
Los investigadores también planean estudiar la disminución en la detección de rayos cósmicos, llamada la "rodilla" espectral que ocurre a aproximadamente mil billones de electronvoltios (eV), que es aproximadamente 2 mil millones de veces más potente que las emisiones en un escaneo médico de imágenes nucleares. Cualquier cosa que cause rayos cósmicos, o los filtre a medida que se mueven a través de la galaxia, le quita un mordisco a la población de 1,000 trillones de electronvoltios hacia arriba. Además, el espectro de los rayos cósmicos se extiende mucho más allá de lo que se cree que las supernovas pueden producir.
Para abordar estas preguntas, la NASA planea colocar CREAM a bordo de la estación espacial, convirtiéndose en ISS-CREAM. El instrumento ha volado seis veces durante un total de 161 días en globos de larga duración que rodean el Polo Sur, donde las líneas del campo magnético de la Tierra son esencialmente verticales.
La idea de partículas energéticas provenientes del espacio era desconocida en 1911 cuando Victor Hess, el premio Nobel de física de 1936 acreditado por el descubrimiento de los rayos cósmicos, salió al aire para abordar el misterio de por qué los materiales se electrificaron más con la altitud, un efecto llamado ionización La expectativa era que la ionización se debilitaría a medida que uno se alejara de la Tierra. Hess desarrolló instrumentos sensibles y los llevó a 3.3 millas (5.3 kilómetros) y estableció que la ionización aumentó hasta cuatro veces con la altitud, de día o de noche.
Una mejor comprensión de los rayos cósmicos ayudará a los científicos a terminar el trabajo iniciado cuando Hess inesperadamente convirtió una pregunta terrenal en un acertijo estelar. Responder ese acertijo nos ayudará a comprender una faceta oculta y fundamental de cómo se construye y funciona nuestra galaxia, y quizás el universo.
El fenómeno pronto ganó un nombre popular pero confuso, los rayos cósmicos, de una teoría errónea de que eran rayos X o rayos gamma, que son radiación electromagnética, como la luz. En cambio, los rayos cósmicos son partículas de materia de alta velocidad y alta energía.
Como partículas, los rayos cósmicos no pueden enfocarse como la luz en un telescopio. En cambio, los investigadores detectan los rayos cósmicos por la luz y las cargas eléctricas producidas cuando las partículas chocan contra la materia. Luego, los científicos utilizan el trabajo de detective para identificar la partícula original mediante la medición directa de su carga eléctrica y su determinación de energía a partir de la avalancha de partículas de escombros que crean sus propios senderos superpuestos.
CREAM hace este trabajo de rastreo utilizando un calorímetro de ionización diseñado para hacer que los rayos cósmicos pierdan sus energías. Las capas de carbono, tungsteno y otros materiales presentan "secciones transversales" nucleares bien conocidas dentro de la pila. Los detectores eléctricos y ópticos miden la intensidad de los eventos a medida que las partículas cósmicas, desde hidrógeno hasta hierro, chocan a través del instrumento.
A pesar de que los vuelos en globo CREAM alcanzaron grandes altitudes, quedaba suficiente atmósfera para interferir con las mediciones. El plan para montar el instrumento en el exterior de la estación espacial lo colocará por encima de los efectos oscuros de la atmósfera, a una altitud de 250 millas (400 kilómetros).
"¿En qué podemos ahora poner nuestras esperanzas de resolver los muchos acertijos que aún existen en cuanto al origen y la composición de los rayos cósmicos?"
- Victor F. Hess, Conferencia Nobel, diciembre de 1936
Fuente: NASA
