Julio 29, 2023.
Inundan el Universo moviéndose a velocidades cercanas a las de la luz (c), partículas subatómicas y núcleos de átomos originados en diversos procesos estelares, galácticos y atmosféricos, son los poderosos Rayos Cósmicos (RC).
El término “rayos” en física normalmente está asociado a la emisión energética de partículas sin masa, como la radiación electromagnética (rayos gamma, rayos laser, etc.), sin embargo los RC son partículas masivas muy energéticas que inundan el Cosmos en grandes cantidades, es como una lluvia torrencial de “balas” subatómicas moviéndose casi a la velocidad de la luz, una muestra del poder de la Naturaleza.
Los RC provienen de diferentes regiones del espacio y son tan energéticos que pueden penetrar la Heliosfera; y también la Magnetósfera (o Magnetosfera) de la Tierra, golpeando a los átomos de la atmósfera para generar una cascada de partículas subatómicas que alcanzan la superficie. Los RC están compuestos de electrones, protones, neutrones, partículas alpha y diversos núcleos atómicos; además de muones, piones, kaones, neutrinos, fracciones de antimateria (positrones, antiprotones, antineutrinos) y fotones de alta frecuencia (partículas sin masa).
Lo fascinante de los RC es que son una variedad de partículas masivas aceleradas casi a la velocidad de la luz; recordamos que hasta ahora, en los aceleradores de partículas se requieren grandes instalaciones para acelerar unos pocos hadrones y leptones hasta velocidades cercanas a c, pero la madre naturaleza puede hacerlo con hadrones, leptones, mesones y núcleos atómicos, llenando el Cosmos en forma homogénea con millones de veloces partículas atómicas, es algo realmente impresionante. Recordamos que c ~ 300.000 km/s y la velocidad de los RC es un poco más de 99% c.
Una Variedad de Rayos Cómicos
Existen cuatro tipos básicos de RC, los RC Solares, los RC Galácticos, los RC Extra-galácticos, y los RC Atmosféricos; son nombres derivados de la fuente de la emisión energética.
Los RC Solares se originan en las erupciones del Sol y las Eyecciones de Masa Coronal; durante estas tremendas manifestaciones de la actividad del astro rey se emiten RC, una inmensa cantidad de energéticos protones, electrones y partículas alpha, chocan con el lento Viento Solar (promedio ~ 600 km/s), ganando momentum y generando una poderosa onda de choque que estremece la magnetósfera terrestre, logrando que muchas partículas de RC ingresen en la alta atmósfera, originando una “air shower”. La “air shower” consiste en la generación de RC Secundarios que alcanzan la superficie de la Tierra, atravesándolo todo (materia viva o inerte); algunos de estos RC (neutrinos) cruzan el planeta y se dirigen al espacio exterior. Los RC Secundarios se producen cuando las veloces partículas de los RC del Sol, chocan con átomos y moléculas de la atmósfera, el energético impacto atómico produce una lluvia de piones, kaones, muones, electrones, neutrones, neutrinos y fotones de Rayos X.
Los RC Galácticos y Extra-galácticos se originan por la actividad estelar, esto es, erupciones de estrellas con las correspondientes Eyecciones de Masa Coronal; explosiones de Novas y Supernovas; formación y fusión de Agujeros Negros; y la actividad de los núcleos galácticos, constituidos por Agujeros Negros Supermasivos. Desde las profundidades de la Vía Láctea y el espacio extra-galáctico, surgen RC que alcanzan la atmósfera superior terrestre produciendo el fenómeno del “air shower”.
Los RC un Peligro para la Vida
La energía de los RC les permite superar el escudo magnetosférico del Sistema Solar, la Heliósfera; continuar y superar la Magnetósfera terrestre, hasta alcanzar y penetrar el blindaje de las naves espaciales, golpeando los delicados circuitos integrados. Y ya en la Tierra, pueden destruir moléculas de ADN, de lo que está hecha la vida.
Los astronautas de las misiones Apolo veían a los RC como minúsculos destellos erráticos, incluso cuando cerraban los ojos; NASA aprovechó esto para hacer un muy simple estudio observacional, pero significativo, ya que mostró los peligros a los cuales se exponen los seres humanos en el espacio exterior.
Por eso es necesario estudiar y conocer a los RC, el destino de la humanidad está en las estrellas y para llegar hasta allá debemos protegernos de los RC; además va a ser de mucho provecho el aprender a acelerar todo tipo de partículas a velocidades relativistas.
Por OAGE
Física 1643.
Referencias: International Union of Pure and Applied Physics (IUPAP)
NASA, Solar System and Beyond