В Аргентине открыт крупнейший в мире научный инструмент с площадью детекторов 3000 км²

Física Este es el mayor instrumento científico del planeta y se encuentra en Argentina Ocupa 3.000 kilómetros cuadrados, cinco veces la superficie de la capital de España. ¿Cuál es el instrumento científico más grande del mundo? La respuesta depende de qué entendamos por “grande”. El Gran Colisionador de Hadrones, por ejemplo, tiene un anillo de 27 kilómetros de circunferencia. El Square Kilometre Array (SKA) tiene antenas distribuidas a lo largo de enormes distancias en Australia y Sudáfrica. Algo parecido ocurre con el Event Horizon Telescope (EHT): sus radiotelescopios están repartidos por todo el planeta, pero sería engañoso decir que el EHT “ocupa” la superficie de la Tierra. Pero existe otra forma de medir un instrumento: la superficie de terreno sobre la que se despliega su sistema. Y ahí aparece un candidato: el Observatorio Pierre Auger, en la provincia argentina de Mendoza. Su matriz de detectores se extiende sobre unos 3.000 kilómetros cuadrados, cinco veces la superficie de la ciudad de Madrid. No es simplemente un observatorio construido dentro de ese territorio. Es el territorio el que forma parte del instrumento. El observatorio cuenta con unos 1.660 detectores de superficie, distribuidos en una red con una separación de aproximadamente 1,5 kilómetros, además de 27 telescopios de fluorescencia situados en cuatro emplazamientos alrededor de la matriz. Y en este caso, la escala no es un capricho, la física la exige. Desde el espacio llegan continuamente partículas cargadas, principalmente protones y núcleos atómicos, conocidas como rayos cósmicos. La mayoría posee energías relativamente modestas, pero de vez en cuando llega alguna con una energía extraordinaria. Son los llamados rayos cósmicos de ultraalta energía. En los casos más extremos, una sola partícula puede transportar una energía macroscópica. El propio Observatorio Pierre Auger compara una partícula de unos electronvoltios con la energía cinética de una pelota de tenis moviéndose a gran velocidad, pero concentrada en un núcleo atómico. Y estas partículas son extremadamente raras: la tasa estimada de llegada es inferior a una por metro cuadrado cada cien millones de años. Por eso no tendría sentido construir un pequeño detector y esperar. Los científicos necesitan vigilar una superficie gigantesca. Pero aquí llega la primera genialidad de Auger: en lugar de intentar capturar directamente esas partículas cósmicas, utiliza la propia atmósfera terrestre. Cuando un rayo cósmico de ultraalta energía choca contra una molécula de la atmósfera, desencadena una reacción en cadena. El choque produce nuevas partículas, que generan otras y estas otras más. El resultado es una enorme cascada atmosférica que puede contener millones de partículas y extenderse por kilómetros cuadrados antes de alcanzar el suelo. Auger detecta esa cascada. Los aproximadamente 1.600 detectores principales son enormes tanques que contienen unos 12.000 litros de agua. Cuando las partículas de la cascada atraviesan el agua producen radiación de Cherenkov (cuando una partícula con carga eléctrica se mueve por un medio transparente, como el agua, más rápido que la luz en ese mismo lugar). Esa radiación es registrada por sensores ópticos. Al comparar las señales de varios detectores, los científicos pueden reconstruir la dirección de llegada y estimar la energía de la partícula original. Pero Auger todavía tiene otra manera de observarlas. Los 27 telescopios de fluorescencia situados alrededor de la matriz observan, durante las noches adecuadas, la tenue luz ultravioleta producida por las moléculas de nitrógeno de la atmósfera cuando la cascada atraviesa el aire. De esta manera, el observatorio dispone de dos sistemas complementarios: uno registra las partículas cuando llegan al suelo y el otro observa cómo se desarrolla la cascada en la atmósfera. El resultado es un instrumento híbrido de una escala poco habitual. Miles de detectores individuales actúan conjuntamente como una única máquina científica desplegada sobre 3.000 kilómetros cuadrados. El observatorio continúa además ampliándose mediante AugerPrime, una actualización que incorpora nuevos detectores de centelleo sobre las estaciones existentes y otros instrumentos destinados a distinguir mejor los componentes de las cascadas. Estos nuevos detectores se están desplegando sobre los mismos 3.000 kilómetros cuadrados. Por eso quizá la manera más precisa de describirlo no sea simplemente “el instrumento científico más grande del mundo”. Esa afirmación depende de cómo midamos el tamaño. Pero sí podemos decir algo extraordinario y mucho más difícil de discutir: Pierre Auger es el instrumento científico con mayor superficie detectora desplegada de forma continua sobre tierra firme.