En una "charla" anterior, hablando en general
sobre el Observatorio Auger, les conté que
existen dos técnicas diferentes para detectar
los rayos cósmicos de más alta energía. Una
de ellas, en particular aquella en la que yo
trabajo, es la de medir la luz de fluorescencia
producida en la atmósfera cuando un rayo cósmico
ingresa en ella.
Cuando un rayo cósmico interactúa con un núcleo
atómico de alguno de los componentes de la
atmósfera terrestre, se genera una cascada de
partículas secundarias. Es decir que la energía
del rayo cósmico primario se utiliza para
producir nuevas partículas, que a su vez repiten
este proceso hasta que toda la energía disponible
ha sido utilizada. Parte de la energía presente
en la cascada es cedida a las moléculas de
nitrógeno, que es abundante en la atmósfera terrestre.
Como cualquier sistema cuántico, la molécula
tenderá siempre a volver a su estado fundamental.
de energía. Cuando esto sucede se emite un fotón,
cuya energía es igual a la diferencia de energía
entre los niveles. Es decir, el exceso de energía
es liberado en forma de luz.Conociendo los niveles
posibles de energía del sistema es posible saber
cual será la energía de los fotones emitidos
(que es equivalente a conocer su longitud de onda
o "color"). En el caso que nos ocupa, los fotones
emitidos se encuentran en el rango ultravioleta
del espectro.
La cascada dejará entonces una traza a medida que
avance a través de la atmósfera. Si se detecta
esta traza, puede obtenerse información acerca
de la dirección y energía del rayo cósmico que
la produjo. Cuanto más energético sea el primario,
mayor número de partículas se producirán en la
cascada y, por lo tanto, mayor número de fotones.
Es decir, la cantidad total de luz colectada por
un detector de fluorescencia es proporcional
a la energía del rayo cósmico. La información
sobre la dirección de avance del primario (en
realidad de la cascada) se obtiene utilizando
un gran número de detectores de luz muy sensibles
(fotomultiplicadores). Combinando las señales
de todos los fotomultiplicadores, se obtiene
una imagen de la cascada. El tiempo relativo
entre las señales y su intensidad se utiliza
para reconstruir la trayectoria. La profundidad
en la atmósfera a la cual se produce el máximo
desarrollo de la cascada está relacionado con
el tipo de rayo cósmico primario.
La luz producida por la cascada es extremadamente tenue,
por lo que se concentra utilizando espejos. Un filtro
permite eliminar la mayor parte de la luz que no
nos interesa y que afectaría a la calidad de las
mediciones. Sólo es posible realizar mediciones
en noches sin luna y con poca nubosidad. En realidad
el tiempo de medición se optimiza utilizando
muchos detectores, de manera que siempre haya
alguno que no tenga a la luna en su campo de
visión.
La respuesta de los fotomultiplicadores a la luz
que llega de la cascada se calibra utilizando fuentes 
de luz de intensidad conocida. De este modo se puede
saber cual es la relación entre la cantidad de luz
y la señal de cada fotomultiplicador. También es
muy importante conocer si la respuesta de todos
los fotomultiplicadores es igual y compensarla
en caso de que no sea así.
El estudio de la cantidad de luz que es dispersada
en la atmósfera es tambien vital. Una cascada de
una cierta energía puede aparecer como más débil
debido a la luz que se pierde en el camino hasta
el detector. De la misma manera, una cascada de
menor energía puede parecer más energética por
el sólo hecho de estar más cerca del detector.
Varios métodos se utilizan para medir la calidad
de la atmósfera, como el LIDAR que se aprecia en la fotografia.. Es
evidente que el lugar elegido para instalar este tipo de detectores
debe tener un cielo limpio de polución.
La reconstrucción de la posición y dirección
de la cascada debe hacerse cuidadosamente, dado
que un error en los parámetros puede llevar a
un cálculo errado en la energía del primario.
Los telescopios se instalan dentro de edificios
construidos especialmente. Cada edificio contiene
seis, que están dispuestos para cubrir un angulo
total de 180 grados.
Existen muchos detalles para discutir sobre este
tipo de detectores, pero creo que los voy a dejar
para otra vez. Espero que se haya entendido lo
básico. Hasta pronto
