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Rayos cósmicos: altas energías desde el cielo
Gustavo Medina Tanco
22 de mayo 2012 12:30
En 2012 se cumplen 100 años del descubrimiento de los rayos cósmicos. Éste es uno de los fenómenos más energéticos del universo, y se manifiesta como una lluvia constante de partículas sobre la atmósfera terrestre. Los rayos cósmicos han influenciado el desarrollo de la evolución de la vida en la Tierra, y tal vez hasta desempeñen un papel en el clima de nuestro planeta. Son tan energéticos que, de no ser por la atmósfera terrestre que nos protege, afectarían a los seres vivos. Sus altas energías pueden afectar el funcionamiento de nuestros satélites de telecomunicaciones. Desde el punto de vista físico, son uno de los fenómenos más interesantes del cosmos, pero que aún no comprendemos en su totalidad.

El doctor Gustavo Medina Tanco, investigador del Instituto de Ciencias Nucleares de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y director científico de la Colaboración Internacional JEM-EUSO, conversó desde Tolouse, Francia, sobre las incógnitas en torno a los rayos cósmicos y discutirá sobre las investigaciones que se realizan para saber más sobre su origen y su influencia en nuestro planeta.

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  30 PREGUNTAS
  PREGUNTAS CONTESTADAS
    22 RESPUESTAS Página 1  
 
 
  Comentario del Moderador Hora del mensaje: 13:56
  Agradecemos la participación de Gustavo Medina Tanco en esta entrevista digital, así como a todas las personas que enviaron sus preguntas y comentarios.
 
 
 
  Despedida Gustavo_Medina_Tanco Hora del mensaje: 13:55
  Muchísimas gracias a todos por participar con sus preguntas. Es un placer para nosotros, los científicos, poder compartir con ustedes un poquito de lo que hacemos. Desde ya quedan invitados a contactarnos en el Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM o a través de nuestras redes sociales para enterarse de eventos, dirigirnos preguntas, o consultarnos sobre la posibilidad de realizar una carrera profesional en esta área apasionante.
 
 
 
  César Uyoa Hora del mensaje: 13:49
  Pregunta
La fuente más probable de peligro son los rayos cósmicos débiles del Sol. La atmósfera terrestre los detiene casi por completo, pero en el caso de los astronautas no hay nada que les preste ese servicio. ¿Que pasaría si astronautas se encontrarán en la parte iluminada de la luna y hay una erupción solar?
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco:Hola César. Como bien mencionas, los rayos cósmicos son un gran problema para los astronautas. De hecho, la "vida útil" de un astronauta está determinada en gran medida por la cantidad de radiación acumulada recibida durante sus vuelos. Esto también es un factor limitante para viajes interplanetario, ya que, por ejejmplo, la dosis recibida en un viaje a Marte puede ser más que lo admisible para toda la vida de un ser humano. En la Estación Espacial Internacional, por ejemplo, existen algunas regiones más protegidas donde pueden refugiarse los astronautas en caso de tormentas solares. Los efectos de un exceso de radiación, en el caso de una erupción solar, serían los mismos que los de estar expuestos a la radiación proveniente de un reactor nuclear o de una bomba nuclear -- dependiendo de la intensidad del fenómeno.
 
 
 
  Angel S. Hora del mensaje: 13:48
  Pregunta
Hola Doctor mi pregunta es, ¿Que instrumentos tiene el país para detectar de rayos cósmicos, como funcionan y que parametros miden de ellos? También, partiendo de las mediciones obtenias, ¿que ideas han surgido sobre el origen de rayos cósmicos de altas energías?
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco: México está en la vanguardia de la investigación experimental en rayos cósmicos. Un ejemplo de esto es su participación en el Observatorio Pierre Auger, un detector internacional de 3000 km2 localizado en Argentina. Otro es su participación en el Observatorio Espacial JEM-EUSO, que está siendo diseñado por un consorcio internacional y será el mayor y más avanzado detector de rayos cósmicos de altísimas energías en el mundo. También existen detectores de rayos cósmicos de energías menores en la propia UNAM y en Sierra Negra, próximo al Gran Telescopio Milimétrico.
 
 
 
  Bertha Vázquez Hora del mensaje: 13:47
  Pregunta
Hola! Primero quiero felicitar al Dr. Medina por todo el trabajo de investigación y apoyo a la creación de infraestructura para la detección de este tipo de radiación. Quisiera que diera a conocer las posibilidades que existen en México para que los jóvenes realicen investigación en este campo. Saludines. Bertha
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco:Estimada Bertha, muchas gracias. Dada la participación de México en los mayores detectores de rayos cósmicos del mundo, existen muchas posibilidades para que nuestros jóvenes realicen estudios e investigación al mejor nivel internacional. La mejor forma (y esto es una opinión objetiva de UNAMita) es estudiando física y siguiendo, a posteriori los posgrados de Física o Astronomía en la UNAM.
 
 
 
  Eduardo S.L. Hora del mensaje: 13:44
  Pregunta
¿Dónde se originan los rayos cósmicos que inciden sobre la Tierra y qué proceso físico da origen a ellos?
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco:La mayor parte de los rayos cósmicos que se origina en nuestra Galaxia son acelerados alrededor de las ondas de choque que producen las explosiones de supernova. Partículas que, de alguna forma, ya tenían una energía relativamente elevada sufren reflexiones sucesivas alrededor de estas ondas de choque, ganando energía cada vez que lo cruzan. Este es un mecanismo muy eficiente para acelerar partículas. Fue propuesto por Fermi originalmente, y modificado posteriormente por Bell. Sabemos que funciona pues el Sol también emite ondas de choca poderosas en el medio interplanetario que, aunque mucho menos intensas que las de las supernovas, son capaces de acelerar partículas. A esto lo medimos directamente "in situ" con satélites. ¿Quién "pre-acelera" a las partículas que se convertirán en rayos cósmicos? Aparentemente estrellas como el Sol en toda la Galaxia.
 
 
 
  Jaime Hora del mensaje: 13:44
  Pregunta
Qué son los rayos cósmicos y de qué manera nos pueden llegar a afectar a los humanos? ¿Los animales también son afectados?
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco:Hola Jaime. Ya conteste que son los rayos cÓsmicos y cÓmo afectan a los seres humanos. Los animales no son diferentes de nosotros a este respecto. Por lo tanto, pueden ser afectados de forma análoga.
 
 
 
  Luis Gerardo Charnichart de la Fuente Hora del mensaje: 13:32
  Pregunta
La estrella binaria WR 104, que aparentemente esta apuntando en nuestra dirección se encuentra al "borde" (tiempo galactico podrian ser 10e6 años) del desastre. La explosion de esa estrella ¿en verdad podria destruir la vida en la tierra debido al impacto de rayos gamma proveniente de su polo?
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco:Estimado Luis, no conozco especificamente la estrella que mencionas. Por el nombre, es una estrella de alta masa, que vive poco y muere con una explosión de supernova. Una exlosión de este tipo es acompañada por la emisión copiosa de fotones. Si una supernova explota muy cerca de la Tierra, estos fotones pueden destruir el ozono en la atmósfera, por ejemplo, eliminando nuestra protección natural contra la radiación solar y los rayos cósmicos, con lo cual la vida en la Tierra podría ser severamente afectada. Cuánto, es una cosa que depende de la distancia a la que explote la supernova y de parámetros de la amtósfera que aún no conocemos muy bien en la actualidad, peor que son objeto de intenso estudio. Con todo, no tienes mucho de que preocuparte por ese lado. Es más probable (aunque poco probable) que nos caiga un gran meteorito, o, peor aún, que nuestra propia irresponsabilidad deteriore la atmósfera más allá de lo que esta consiga recuperarse...
 
 
 
  Luis Gerardo Charnichart de la Fuente Hora del mensaje: 13:30
  Pregunta
¿Que diferencia hay entre rayos cosmicos y los neutrinos y los rayos gamma?
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco:Hola Luis. Ya explique que son los rayos cÓsmicos en forma muy simplificada. Los neutrinos son partÍculas sin carga elÉctrica de muy baja masa y sumamente penetrantes (pueden atravesar la Tierra o aÚn el Sol sin problemas). Esa hace con que sean muy, peor muy difíciles de detectar y sumamente interesante, pues pueden traer información de lugares del universo de los cuales la luz no puede escapar directamente (como el interior de las propias estrellas, o los momento iniciales del universo). La producción de rayos cósmicos debe ser acompañada por la producción de neutrinos. Asimismo, neutrinos deben producirse durante su propagación. Grandes experimentos están dedicados hoy en día a la dificílisima detección de estas partículas.
 
 
 
  Luis Gerardo Charnichart de la Fuente Hora del mensaje: 13:25
  Pregunta
Dada las caracteristicas de estas particulas me inclino a asumir (por supuesto si estoy mal corrijame por favor) que estas se encuentran en un constante viaje en el tiempo, de ser así entonces ¿La misma particula puede afectar a otras particula, atomos o moleculas en distintos puntos del tiempo futuro?
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco:Hola Luis. Todos viajamos en el tiempo, los rayos cósmicos, tú y yo. Estas partículas viajan tan rápido que para ellas el tiempo transcurre muy lentamente visto desde nuestro "sistema de referencia". Por ejemplo, un neutron en reposo decae en aproximadamente 10 minutos. Un neutron de rayos cósmicos a las mayores energías detectadas, desde nuestro sistema de referencia (nuestro relojes) decaería en 6 millones de años!!! Pero esto es bien conocido y comprendido, y no implica ningún tipo de interacción a distancia o violaciones de causalidad en interacicones con otras partículas.
 
 
 
  Luis Gerardo Charnichart de la Fuente Hora del mensaje: 13:18
  Pregunta
Al ser un rayo cosmico "tan" energetico entonces su masa debe ser "grande" segun E=mc2. La pregunta es, si un rayo cosmico emitido a 100 LY y viajando a casi la velocidad de la luz ¿No debería llegar dicho rayo en el futuro? Entonces cualquier observación reciente de alguna supernova y el estudio de sus rayos cosmicos no seria valida segun dicha paradoja de la dilatación del tiempo. Entonces ¡¿SI ESTAMOS VIENDO LA FUENTE, A DONDE SE FUERON LOS RAYOS COSMICOS?! Lo siento esta pregunta me trae loco desde hace un tiempo.
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco:Los rayos cósmicos tienen muy altas energías y, como tienen masa, viajan a una velocidad que es muy próxima a la de la luz, pero menor que ella. Esto hace con que demoren en llegar a la Tierra un poquito más que lo demoraría un foton, que no tiene masa y viaja a la velocidad de la luz. Pero el efecto es solo ese. Más aún, como los rayos cósmicos tienen cargas eléctricas en su mayoría y el medio interestelar está permeado por campos magnéticos, ellos no viajan en línea recta. Este es el efecto dominante, y es el responsable de que ellos demoren mucho más en llegar que un foton y, peor aún, que cuando lleguen no apunten a la fuente, lo que nos impide "ver" esta fuente directamente.
 
 
 
  manuel de jesus trujillo salomon Hora del mensaje: 13:18
  Pregunta
ke tecnologia se esta usando para la obtencion de electricidad de particulas cosmicas noche y dia . cuantos paises estan utilizando esta energia inagotable en el diseno de celdas fuentes kien tiene la vanguardia . va en contra de los paises fabrican celdas solares
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco:Estimado Manuel, en este momento por lo menos no hay ninguna forma de aprovechar para aplicaciones prácticas los rayos cósmicos como fuente de energía eléctrica.
 
 
 
  Luis Daccarett. t Hora del mensaje: 13:15
  Pregunta
Es muy ambiguo el tema de los rayos cósmicos, sería tan amable en explicar en que consisten cuando se presentan y como influyen en nuestra vida como seres humanos terrestres.
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco:Gracias Luis por tu pregunta. Este es un tópico que debería haber especificado desde el inicio. Llamamos rayos cósmicos a todas las partículas que llegan al borde externo de la atmósfera con energías relativistas. Esto es, con energías cinéticas que son por lo menos comparables, y en general muchísimo mayores, que sus masas en reposo. Hoy en día sabemos que la mayoría de estas partículas son protones y núcleos completamente ionizados (esto es, sin electrones alrededor de estos núcleos). Estas partículas comprenden 98 o 99% de lo que llega. El resto son electrones de energías igualmente altas. Las energías de las que hablamos van desde centenas de millones de electron volts (un proton tiene una masa de aproximadamente 1000 millones de electron volts, un electron solo 500,000 electron volts), hasta más de 10^20 electron volts (eV), lo que es un 1 seguido de 20 ceros... Un número muy grande.
 
 
 
  samuel Hora del mensaje: 13:06
  Pregunta
que influencia tienen los rayos cosmicos sobre el medio ambiente , el ser humano , como medir su intensidad y en que parte del planeta son mas intensos
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco:Estimado Samuel, ya comenté algo al respecto del ser humano en una pregunta anterior. En cuanto al medio ambiente, el efecto más directo parece estar relacionado con la ionización de partículas de polvo en la atmósfera (aerosoles). Estas partículas son importantes núcleos de formación de gotículas de agua y, consecuentemente, de nubes. El flujo de rayos cósmicos Galácticos (los que ionizarían a los aerosoles) es modulado por el viento solar. La intensidad de este viento varía según la actividad solar y por lo tanto, la influencia de los rayos cósmicos sobre la cobertura de nubes del planeta puede ser influenciada también en la misma forma. Asimismo, partículas de aerosoles con diferentes cargas se desplazan a diferentes alturas en la atmósfera terrestre, lo que produce separaciones de cargas eléctricas en escalas macroscópicas y, tal vez en esta forma, se vea afectada la cantidad en intensidad de rayos. Algo similar produce también la emisión de calor sobre las grandes ciudades. Finalmente, cuando un rayo cósmico de elevada energía penetra la atmósfera, es capaz de producir una columna de aire ionizado. Esta columna puede servir como precursor para las descargas de rayos que, de otra forma, serían difíciles de producir. Todos estos son tópicos polémicos y bajo investigación en el presente.
 
 
 
  Eduardo C. Guizar Sainz Hora del mensaje: 13:04
  Pregunta
En el Cetmar de Altata, Sinaloa, con los alumnos, lanzaremos un microsatélite con un globo sonda, el cual llegará los 110.000 pies de altura, enviará video en tiempo real a la tierra y grabará también video en alta definición y fotografías, viajara un aproximado de 3 horas, para luego regresarlo a tierra y recuperarlo con GPS y paracaídas especial. Llevara larvas de camarón y pequeñas plantitas de tomate, cebolla y otras verduras, que serán expuestas a los rayos cósmicos para estudiarlas a su regreso, ¿nos podría adelantar un poco que pudiera pasar con estas larvas y plantitas? ¿Qué nos puede sugerir? ¿Tiene algún correo para contactarlo? Irán en un ambiente hermético y con temperatura controlada. Mi correo es: [email protected] Coordinador de este proyecto.
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco:Estimado Eduardo, antes de nada, felicitaciones por la excelente iniciativa!!! Es este tipo de cosas que necesitamos para interesar a los jóvenes en la investigación. Muy bien. A mi correo, te lo enviaré después en privado. Mientras tanto, te respondo brevemente que, debido al corto tiempo de exposición, no deberías esperar ningun efecto sobre larvas. Tal vez si usaras una colonia de bacterias que se reproduce a cada 20 minutos o algo por el estilo, pudieras notar algún efecto, como ser más defectos en su ADN, después de algunas generaciones de exposición. Habría que pensarlo. Debes protegerlas para que no las mate la falta de presión o el frío, pero sin apantallarles el flujo de rayos cósmicos.
 
 
 
  Comentario Gustavo_Medina_Tanco Hora del mensaje: 12:57
  Pregunta
Una disculpa porque se me murió la máquina y tuve que resucitarla... Hasta a los científicos nos traicionan las computadoras...
 
 
 
  Liliza Hora del mensaje: 12:56
  Pregunta
A partir de la fuerza energética de los rayos cósmicos, cual es la probabilidad de que afecten nuestro ADN?
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco: Los mecanismos de reparación del ADN durante su duplicación son muy eficientes. Esto probablemente resultaría en una baja tasa de variablidad genética por unidad de tiempo. Se piensa hoy que los rayos cósmicos, con sus altas energías, son capaces de producir defectos en el ADN, y estos pueden acelerar la evolución. Sin ellos, tal vez la Tierra, a pesar de sus 4,500 millones de años, aún no tendría vida compleja como nosotros.
 
 
 
  Javier Montaño Hora del mensaje: 12:55
  Pregunta
En el supuesto de qu pudieran llegar a la superficie de la tierra ¿qué efecto pueden tener los rayos cósmicos en el funcionamiento del cuerpo humano y particularmente en el cerebro de las personas?
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco: Hola Javier. El mayor problema para la salud, si es que llegarán a la Tierra directamente, es que produciría cáncer debido a sus efectos ionizantes. Esto afectaría todo el cuerpo humano, incluido el cerebro.
 
 
 
  JESÚS SANCHEZ GARCIA Hora del mensaje: 12:40
  Pregunta
LOS RAYOS COSMICOS, COMO LA LUZ VISIBLE, ACASO NO SON SOLO UNA MANIFESTACION NORMAL DE LA ACTIVIDAD ESTELAR EN SU CONJUNTO, DE SU ORIGEN, DEBE CONSIDERARSE QUE APARECEN SIMULTANEAMENTE AL ACEPTADO BIG-BANG, Y SU INFLUENCIA EN NUESTRO PLANETA, AFORTUNADAMENTE TODAVIA NOS QUEDA ATMOSFERA, Y MAGNETOSFERA, O NO?
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco:Hola Jesús. Tu pregunta es muy interesante, y va dirigida al punto central de la cuestión: cuál es el origen de los rayos cósmicos. Hoy sabemos que son en su mayoría particulas cargadas, (fundamentalmente protones y núcleos atómicos) con energías muy elevadas. Pero es mucho más complicado saber de dónde vienen. A las más bajas energías, como bien dices, se originan en estrellas. De hecho, nuestro propio Sol produce "rayos cosmicos". Pero a energías poco mayores sabemos que la fuente no son las estrellas. Es más, muy probablemente su origen está relacionado más con la muerte de estrellas: las supernovas. Estas explosiones barren el medio interestelar, el gas entre las estrellas, y aceleran partículas hasta energías muy altas dentro de nuestra Galaxia. Pero los rayos cósmicos pueden tener energías aún mayores que las que se obtienen en esta forma. Estas últimas particulas deben venir de fuera de nuestra Galaxia. Y allí si que hoy en día no sabemos a ciencia cierta cual es su origen. Algunas pueden haberse producido en el Big-Bang, pero probablemente son las menos de las que recibimos. Y si, es MUY bueno que tengamos magnetósfera? Sí, ciertamente. En caso contrario los rayos cósmicos harían imposible la vida en la Tierra.
 
 
 
  pilar Valdes Hora del mensaje: 12:40
  Pregunta
!Al fin una informacion cientifica sobre el tema!, Mi pregunta seria es posible una influencia en la psique del ser humano? asi de directa ni modo, pero tanto mito al respecto, deberia de haber una respuesta cientifica, que no sea la tradicional, no tenemos ningun dato que concluya sobre una posible influencia sobre la mente humana....
 
  Respuesta
Gustavo Medina Tanco:Hola Pilar. Los rayos cósmicos influencian posiblemente la vida sobre la Tierra en algunas formas. Muchas de ellas no son conocidas aún. La evolución de la muy probablemente ha sido influenciada y facilitada por ellos. En cuanto al funcionamiento del cerebro, como preguntas, no hay ninguna evidencia de que lo hagan y, me arriesgo a responder, que muy probablemente no existe ninguna influencia. Por lo menos no una mensurable.
 
 
 
  Bienvenida Gustavo_Medina_Tanco Hora del mensaje: 12:33
  Pregunta
Buenas tardes. Muchas gracias por unirse a este foro y por el interés demostrado en esta área de investigación de frontera en la física contemporánea. Espero que esta sea nos solo una oportunidad para que conversemos un poco sobre la física de rayos cósmicos y su historia, sino también para que pueda contarles sobre las actividades de investigación que en ella realizamos aquí en México. Esto es importante no sólo por las ramificaciones multidisciplinarias del tema, sino también porque, tradicionalmente, México ha tenido, y tiene hoy en día, un papel importante a nivel mundial en estas investigaciones. Quedo a disposicion de ustedes para responder sus preguntas e intercambiar ideas.
 
 
 
  Comentario del Moderador Hora del mensaje: 12:33
  Buenas tardes, iniciamos nuestra entrevista digital, vía remota desde Tolouse, Francia.
 
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