Abundante e imperceptible, como unha tormenta muda, a todas horas caen sobre nós millóns de partículas elementais. Non hai paraugas que free o torrente de neutrinos solares que atravesa cada centímetro cadrado do noso planeta e o noso corpo, como imaxes espectrais de si mesmos. Desde arriba, de día, e desde abaixo, de noite. A enerxía que a maioría deles transporta apenas alcanza a milésima parte da masa dun protón.
Outras partículas, en cambio, son bastante máis enerxéticas e veñen de moito máis lonxe. Chegan desde outras galaxias tras viaxar polo cosmos durante millóns de anos.
Cando iniciaron a súa andaina cara á Terra, aquí non había seres humanos. Mentres viaxaban sucedéronse as diversas especies que acabaron por adoptar o Homo sapiens. Pero non foi ata 1912 cando un exemplar desta especie se subiu a un globo aerostático durante unha eclipse total e comprobou que as partículas máis enerxéticas que se detectaban viñan de arriba, si, pero non do Sol.
Ao abrigo da atmosfera
Co tempo entendemos que algunhas destas partículas teñen enerxías descomunais, dez billóns de veces a dos neutrinos solares. Un millón de veces máis que os protóns do acelerador de partículas máis grande do mundo, o Gran Colisionador de Hadróns (LHC). Han de ter carga eléctrica, doutro xeito sería inexplicable que existise un mecanismo que puidese imprimirlles semellante ímpeto. E moi probablemente trátase daquelas que son estables e poden resistir intactas unha viaxe tan longa: protóns ou núcleos de ferro. Estes violentos proxectís non chegan a impactarnos. A atmosfera protéxenos.
Cando unha destas partículas penetra na atmosfera leva por diante todo o que atopa ao seu paso. Arrinca electróns dos átomos que forman o aire e xeran un efecto dominó que se propaga desde a alta atmosfera cara á superficie terrestre, alargándose no camiño, como unha ducha.
Canto máis enerxética sexa a partícula, maior é a superficie terrestre salpicada. As máis enerxéticas e, por tanto, enigmáticas, poden salpicar superficies de varios quilómetros cadrados.
Unha partícula por século
Podemos ver as partículas xeradas na atmosfera usando cámaras de néboa, un dispositivo que se pode armar na casa con pouco máis que alcol e xeo seco. Pero a única maneira de saber que estas proveñen dunha solitaria partícula extremadamente enerxética é despregar detectores en grandes superficies.
Iso si: en cada quilómetro cadrado da superficie terrestre impacta unha destas partículas… por século!
Necesitamos despregar detectores ao longo de 100 quilómetros cadrados se queremos observar unha ao ano, e 36 veces máis superficie se a impaciencia nos leva a querer observar una cada dez días.
E iso é o que se propuxo James Cronin, premio Nobel de física en 1980: liderar a quixotesca empresa de detectar e caracterizar as partículas máis enerxéticas, chamadas, por razóns históricas, raios cósmicos.
Mil seiscentos tanques para cazalas
Para detectar raios cósmicos había que despregar máis de 1.600 tanques cheos de 12 toneladas de auga pura ao longo de 3.000 quilómetros cadrados.
Cada detector debía levar unha electrónica sofisticada que lle permitise non só ver algunha partícula da caída senón rexistrar o instante preciso no que foi observada. Ademais, tería que comunicalo a unha central de cómputo que poida discernir cantos detectores foron salpicados pola ducha e en que orde cronolóxica. Todo isto, está claro, sen cables: con celas solares e antenas.
A lista de dificultades técnicas que atentan contra o funcionamento de semellante rede de detectores é larguísima. Pero con enxeño e determinación, con moito traballo e talento, conseguiuse despregar ese xigantesco laboratorio soñado por James Cronin en Malargüe (Arxentina), un territorio ideal por ser bastante plano, xacer baixo unha atmosfera prístina e estar pouco habitado. Isto último foi esencial para poder despregar os tanques nunha área tan vasta, formando unha ordenada rede na que cada par está separado por un quilómetro e medio de terreo rústico e dificilmente transitable. Así naceu o Observatorio Pierre Auger.
O traballo do enxeño
A enerxía da partícula que dá lugar á ducha, ese seixo escondido na choiva pertinaz de neutrinos, pode recoñecerse de dúas maneiras moi diferentes: reconstruíndoa, a partir da que deposita en cada un dos tanques asperxidos, ou a través da observación directa da fluorescencia producida na atmosfera polo paso das partículas, ao interactuar co nitróxeno do aire.
Para observalas, o Observatorio Pierre Auger conta con catro detectores que se erixen como sentinelas desde promontorios altos no perímetro do campo. Un sistema de espellos enfocan e recollen toda a luz dispoñible. Cando as condicións atmosféricas o permiten, estes vixilantes son capaces de ver o aire acenderse como unha tenue lámpada incandescente a decenas de quilómetros.
O noso planeta é un enorme imán, cos seus polos, e os campos magnéticos son omnipresentes na veciñanza galáctica. Unha partícula cargada desvía o seu rumbo en presenza destes campos, máis canto menor é a súa velocidade.
Cando tentamos utilizar a secuencia na que os diferentes tanques detectan partículas que se mergullan no seu interior, para determinar a dirección de procedencia do seixo orixinal, estamos condenados pola azarosa sinuosidade da traxectoria á que o condenan os campos magnéticos. A menos que a enerxía da partícula incidente sexa tan inmensa que o efecto destes resulte desdeñoso.
Tras dúas décadas mirando os ceos, o Observatorio Pierre Auger puido determinar categoricamente que estes raios cósmicos de maior enerxía proveñen doutras galaxias. Mensaxeiros do cosmos, percorren distancias siderais antes de atoparse coa densidade da nosa atmosfera e liberar toda a súa enerxía asperxendo a superficie terrestre como un fluorescente aspersor.
Recibimos o recado
A curiosidade da nosa especie é ilimitada. Apenas entendemos que a luz é moito máis que aquilo que podemos ver lanzámonos á aventura de fabricar ollos artificiais que fosen sensibles ao infravermello e ao ultravioleta, ás ondas de radio, as microondas, os raios X e os raios gamma. E aínda mergullados nun vasto océano de ondas electromagnéticas, non nos foi alleo o orballo que cae sobre nós sen mollarnos.
Partículas subatómicas, mensaxeiras do cosmos ás que a providencia pon no camiño un planeta rochoso que interrompe abruptamente a súa viaxe. Queda o consolo de saber que a travesía non foi en balde. Habitámolo seres indiscretos que recibimos o recado, aínda que chegue sutilmente encriptado nunha choiva imperceptible.
*José Edelstein é profesor de Física Teoórica no Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) da Universidade de Santiago.
Cláusula de divulgación: José Edelstein non recibe salario, nin exerce labores de consultoría, nin posúe accións, nin recibe financiamento de ningunha compañía ou organización que poida obter beneficio deste artigo, e declarou carecer de vínculos relevantes máis alá do cargo académico citado.
