Rayos Cósmicos y Clima Espacial: La Tormenta Geomagnética del 10 de mayo de 2024

Se presenta un análisis general de la Tormenta Geomagnética del 10 de mayo de 2024 con datos de la instrumentación del Servicio de Clima Espacial - México (SCiESMEX) y cómo se registró su evolución con base en el flujo de Rayos Cósmicos Galácticos detectados en la Ciudad de México.

Variaciones de tiempo corto en el flujo de rayos cósmicos galácticos y decrecimientos Forbush NO asociados a eyecciones de masa coronal interplanetarias

Los rayos cósmicos galácticos se ven afectados por estructuras a gran escala del viento solar como las eyecciones de masa coronal sus homólogas interplanetarias (ICMEs, por sus siglas en inglés) y las regiones de interacción (SIRs, como se conocen en la literatura), dando lugar a variaciones temporales conocidas como disminuciones de Forbush (FD), que pueden observarse con datos de la red de monitores de neutrones. Sin embargo, algunos eventos Forbush no pueden relacionarse con estructuras significativas en el medio interplanetario local. En otras palabras, estos eventos no están asociados o causados por ICMEs y se denominan Forbush fantasma. En esta charla, presentamos este tipo de Forbush durante la era de la misión espacial STEREO; utilizando generadores de imágenes heliosféricas que nos permiten observar la región entre el Sol y la Tierra de una manera nunca observada por cámaras de imagen continua; permitiéndonos determinar aumentos en la densidad y su distribución espacial para analizar y obtener más información física sobre algunas estructuras heliosféricas y su asociación con variaciones de rayos cósmicos.

Estudio de factibilidad, mediante simulación, de instalar un detector de rayos cósmicos solares en Iturbide, Nuevo León

Se analiza la factibilidad de construir un detector de agua Cherenkov (WCD), para sondear las partículas energéticas solares (SEP). Las SEP son partículas de alta energía (protones, electrones o iones más pesados) que se originan en el Sol, generalmente durante las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal (CME). Estas partículas pueden acelerarse a velocidades casi relativistas y plantean un desafío importante para los instrumentos terrestres y espaciales debido a su capacidad para penetrar diversos materiales y causar daños por radiación o interferir con los sistemas electrónicos. Este WCD se instalará en el sitio donde se ubica el Observatorio Astronómico de la Universidad Autónoma de Nuevo León UANL). Se hace el estudio simulado de las posibles partículas procedentes del sol que producen cascadas de partículas (EAS, por sus siglas en inglés) y cómo son afectadas las partículas secundarias debido a la rigidez umbral. Adicionalmente, se hará el comparativo contra los rayos cósmicos galácticos, dado que las SEP o rayos cósmicos solares solo son detectados durante el decrecimiento Forbush, es decir, hay un background constante de partículas secundarias que llegan a nivel del suelo. La simulación de los rayos cósmicos solares es esencial para el diseño, instalación y funcionamiento de los detectores de agua Cherenkov. Estas simulaciones proporcionan datos críticos que informan las decisiones sobre la construcción, calibración, operación y análisis de datos del detector, asegurando que los detectores funcionen de manera efectiva y confiable en la detección de los eventos de partículas deseados mientras manejan los desafíos que plantean los SEP.

Reconstrucción de las propiedades de las cascadas, optimizadas para rayos cósmicos mediante aprendizaje automático con HAWC

El Observatorio de rayos gamma HAWC, ubicado en las faldas del volcán Sierra Negra en Puebla, a 4,100 metros sobre el nivel del mar, emplea la técnica de detección Cherenkov en agua, lo que le permite detectar una gran cantidad de rayos cósmicos primarios. Este beneficio adicional al objetivo científico primario del observatorio ha posibilitado la realización de estudios empleando los rayos cósmicos detectados, como la anisotropía de rayos cósmicos y la composición de estas partículas, gracias a la implementación de una estimación de energía optimizada para rayos cósmicos. Con la reciente actualización del software de HAWC, se requiere actualizar esta propiedad y considerar la optimización de otras propiedades relevantes para estudios en este campo. En este trabajo se presentará la implementación de técnicas de aprendizaje automático para optimizar algunas de estas propiedades, incluyendo la estimación de energía. Se mostrarán las mejoras obtenidas y las predicciones de mejora en futuros análisis.

Producción y propagación de antinúcleos en la Galaxia

El experimento AMS-02, un detector de rayos cósmicos multipropósito a bordo de la Estación Espacial Internacional, reporta haber detectado candidatos a antideuterios y antihelios cósmicos [1]. Su origen es una pregunta abierta; por un lado, se estima que la producción en interacciones de rayos cósmicos con el medio interestelar (producción secundaria) es reducida y con grandes incertidumbres. Por otro lado, teorías más allá del Modelo Estándar predicen la producción de antinúcleos a bajas energías (<1GeV/n), en órdenes de magnitud por encima de la producción secundaria [2]. Por lo tanto, estudiar los efectos de las secciones eficaces de producción y absorción de antinúcleos y sus incertidumbres es fundamental. Este trabajo presenta las secciones eficaces de producción de antinúcleos en las interacciones de rayos cósmicos y sus incertidumbres. Además se presentan estimaciones de los flujos de antinúcleos esperados en la Tierra utilizando GALPROP v57 [3]. Investigación realizada gracias al Programa UNAM-PAPIIT IA101624 y a CONAHCYT, proyectos CF-2019/2042 y CBF2023-2024-118. [1]Samuel Ting, CERN Colloquium 2023 (2018). URL https://indico.cern.ch/event/1275785/. [2] von Doetinchem, P. et al. Cosmic-ray antinuclei as messengers of new physics: status and outlook for the new decade. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2020, 035 (2020). [3] Porter, T. A., Jóhannesson, G., and Moskalenko, I. V., “The GALPROP Cosmic-ray Propagation and Nonthermal Emissions Framework: Release v57”, The Astrophysical Journal Supplement Series, vol. 262, no. 1, IOP, 2022. doi:10.3847/1538-4365/ac80f6.

Rayos cósmicos de altas energías: últimos resultados

La Tierra esta bombardeada por una misteriosa radiación del espacio exterior formada por electrones, núcleos atómicos y trazas de antimateria, llamada rayos cósmicos. Ésta tiene la característica de que su energía puede extenderse por varios órdenes de magnitud, desde unos cuantos $10^6$ eV hasta $10^{20}$ eV, es decir, puede sobrepasar, de manera sorprendente, en casi 10 millones de veces la energía de los haces de partículas generados en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN. Desde el descubrimiento de los rayos cósmicos por Victor Hess en 1912, hasta el día de hoy, el origen, la naturaleza y los procesos de producción y propagación en el espacio de esta radiación son un misterio. Se cree, sin embargo, que estas partículas son producidas en ondas de choque encontradas en ambientes astrofísicos muy energéticos y violentos de naturaleza galáctica como extragaláctica. Claves para develar el enigma de los rayos cósmicos se encuentran en los detalles de su espectro de energía, la composición y en los mapas del cielo generados con las direcciones de arribo de esta radiación. A muy altas energías, en particular, por encima de los $10^{13}$ eV, dichos estudios se llevan a cabo con observatorios que detectan la lluvia de partículas secundarias que producen los rayos cósmicos al interaccionar con la atmósfera en su llegada a la Tierra. En esta plática daremos una breve introducción al problema de los rayos cósmicos y, posteriormente, presentaremos una revisión de los resultados más recientes aportados por los observatorios de rayos cósmicos a muy altas energías.

Uso de Aprendizaje Estadístico en el estudio del espectro de rayos cósmicos usando datos abiertos del Observatorio Pierre Auger

Este estudio presenta un análisis del espectro de rayos cósmicos utilizando herramientas de aprendizaje estadístico. Se aprovecharon los datos abiertos del Observatorio Pierre Auger, centrados en el detector de superficie. La metodología empleada se basó en el uso de redes neuronales, permitiendo identificar patrones sutiles que podrían pasar desapercibidos con enfoques tradicionales. A través del entrenamiento de estas redes, se logró una comprensión más profunda del espectro y las características inherentes a los rayos cósmicos. Además, se llevaron a cabo predicciones sobre el comportamiento de este espectro, lo cual arroja luz sobre la utilidad de estas técnicas en condiciones de baja estadística, especialmente en energías específicas.

Estudios de composición de rayos cósmicos usando aprendizaje de máquina

En este trabajo se emplean métodos de aprendizaje de máquina, en particular la regresión lineal simple y multilíneal, con el propósito de investigar el comportamiento de uno de los parámetros sensibles a la composición másica de los rayos cósmicos: la profundidad atmosférica del máximo desarrollo de una lluvia de partículas, conocida como Xmax. Para este análisis, se utilizan simulaciones de lluvias de partículas con primarios de Hierro y Protón como entradas. Este enfoque permite una comprensión más profunda de la relación entre la composición de los rayos cósmicos y la variación de Xmax, contribuyendo así al entendimiento de la naturaleza y el origen de estos fenómenos cósmicos.

Simulando rayos cósmicos con CORSIKA 7 y 8: un estudio comparativo

Los rayos cósmicos (RCs) son partículas cargadas con energías mayores a 109 eV, que interaccionan con la atmosfera superior de la Tierra y producen cascadas de partículas secundarias a medida que pierden energía. Las simulaciones de RCs permiten obtener información de las partículas secundarias producidas, así como inferir información de la naturaleza del RC primario. CORSIKA es un software especializado para la simulación de RCs que considera las propiedades geográficas como el campo magnético y altitud durante los cálculos. Originalmente CORSIKA está basado en lenguaje Fortran, y actualmente cuenta con la versión 7, sin embargo, la versión 8 está siendo desarrollada en base a C++, la cual aún no cuenta con todas las capacidades de la versión 7 pero brinda mayor flexibilidad. En este trabajo se realizaron simulaciones de RCs primarios de proton y Hierro por medio de los softwares CORSIKA 7 y 8, para comparar los resultados obtenidos en el rango de 1012 a 1017 eV.

Utilizando CORSIKA para estudiar chubascos atmosféricos extensos

Los chubascos atmosféricos extensos (EAS en inglés) son cascadas de partículas secundarias generadas por la interacción de un rayo cósmico (RC) primario con la atmosfera superior de la Tierra. El estudio de los EAS es de gran importancia para estimar la energía del RC primario, así como la composición química del primario. Una forma de estudiar los EAS y comparar con datos experimentales, es mediante simulaciones computacionales. CORSIKA es un software especializado para la simulación de RCs que permite calcular los flujos de partículas que se alcanzan a cierto nivel de observación. En este trabajo se realizaron simulaciones de la producción de partículas secundarias generadas por RCs primarios de Silicio y Hierro para estudiar sus perfiles longitudinales, así como los Xmax para diferentes energías, empleando el software CORSIKA y parámetros de altitud y campo magnético similares a los del experimento HAWC en el Parque Nacional Pico de Orizaba.

Efectos de la Temperatura y Presión Atmosférica en los Rayos Cósmicos detectados por el Telescopio de Neutrones Solares de Sierra Negra

Se estudiaron los efectos de la presión y la temperatura atmosférica sobre los rayos cósmicos detectados por el Telescopio de Neutrones Solares (TNS) en Sierra Negra, México. El TNS y una nueva estación meteorológica forman parte del Observatorio de Rayos Cósmicos de Sierra Negra (SN-CRO), ubicado a 4580 m s.n.m. Analizamos los datos registrados durante septiembre y octubre de 2022, aplicando métodos tradicionales de corrección atmosférica, y un novedoso método de análisis de componentes principales (PCA), desarrollado en 2019. El PCA del perfil de temperatura completo por encima de SN-CRO permitió una mejor corrección de los datos del TNS.

Respuesta de Detección del Telescopio Centellador de Rayos Cósmicos de Sierra Negra: Resultados Preliminares

El SciCRT es un detector de rayos cósmicos que forma parte del Observatorio de Rayos Cósmicos de Sierra Negra (ORC-SN) ubicado en la cima del volcán de Sierra Negra en Puebla, México (19.0 N 97.3 O) a 4580 msnm, su objetivo principal es la detección de neutrones solares pero también es capaz de observar el fondo de rayos cósmicos galácticos. El SciCRT ofrece la capacidad de identificar la especie y energía de las partículas que inciden sobre su volumen; de esta forma, para caracterizar su respuesta de detección, simulamos su eficiencia a la detección de diferentes de partículas con energías de 10² MeV a 10⁴ MeV. Nuestros resultados aportan información nueva sobre el desempeño del SciCRT y pueden emplearse como un auxiliar para estudios de variaciones de flujo e identificación de partículas.

Profundizando en el Origen de los Rayos Cósmicos: Innovaciones en la Detección de Muones Mediante Cámaras de Placas Resistivas

El presente proyecto propone profundizar en el origen de los rayos cósmicos mediante la detección de partículas elementales llamadas Muones, partícula elemental que se produce como resultado de la interacción de los rayos cósmicos con la atmósfera terrestre, lo que los hace útiles para estudiar fenómenos que involucran interacciones de partículas de alta energía con la materia. Para ello se fabricará y utilizará una cámara de placas resistivas (RPC) detectores de partículas indispensables en la Física de altas energías ya que permiten realizar estudios detallados sobre partículas provenientes de eventos de la naturaleza o generadas a partir de colisiones. En este caso se utilizará un RPC de doble gap de 25 cm x 25 cm. de la cual se reducirá el espacio entre cada capa (gap) a un 50% del tamaño convencional, siendo ahora de 0.5 mm. El hecho de reducir el espacio del gap conlleva una reestructuración en todas las dimensiones del detector lo cual llevará a modificar los parámetros en cada pieza del dispositivo, haciendo que la construcción y el ensamblaje conlleven desafíos particulares, la importancia de esto recae que al reducir el espacio se obtendrán beneficios en términos de resolución espacial, eficiencia de detección y tiempo de respuesta del detector. Obteniendo como resultado un dispositivo cuya fabricación sea pionera en la construcción de detectores de esta naturaleza en el país, lo cual contribuya al avance de la ciencia y posicione a México como un actor destacado en la investigación de Física de altas energías a nivel internacional. Para tener un panorama claro se compararán datos recopilados por experimentos de RPC’s en el laboratorio ALICE, ubicado en el Ecocampus de la BUAP, mismas instalaciones en donde se llevará a cabo este trabajo. Con ello se busca obtener resultados significativos que contribuyan a la generación y optimización de detectores de este estilo, así como al intercambio de ideas al ser presentados en el Congreso Nacional de Física.

Análisis Fiducial de $𝑋_{𝑚𝑎𝑥}$ en Lluvias de Partículas mediante Aprendizaje Profundo

En este trabajo, presentamos un enfoque novedoso para el análisis fiducial de $𝑋_{𝑚𝑎𝑥}$, el parámetro que indica la profundidad atmosférica del máximo desarrollo de una lluvia de partículas, utilizando técnicas de aprendizaje profundo. Nuestro objetivo es identificar y analizar eventos de rayos cósmicos en un rango de energía donde la $𝑋_{𝑚𝑎𝑥}$ permanece constante entre los límites definidos de $𝑋_{low}$ y $𝑋_{up}$ en diferentes intervalos de energía. Aplicamos modelos de aprendizaje profundo para mejorar la precisión en la determinación de $𝑋_{𝑚𝑎𝑥}$ y reducir las incertidumbres sistemáticas, permitiendo una mejor inferencia de la composición y la energía de los rayos cósmicos primarios. Este enfoque promete avances significativos en el estudio de los rayos cósmicos.

Simulación de detectores RPC y comparación de su respuesta a espesores de GAP de 1 mm, 0.5 mm y 0.3 mm

Las cámaras de placas resistivas (RPC) consisten en un par de placas de electrodos paralelas que tienen una alta resistencia, típicamente construidas de vidrio o baquelita, entre éstas se aplica un alto voltaje. Las placas están separadas por una cavidad (GAP) por donde circula una mezcla de gases, este GAP puede ser desde 0.1mm hasta varios milímetros. El tamaño del GAP es un factor que determina la velocidad de respuesta del RPC y su capacidad de medición. Debido a que los RPC tienen una muy buena resolución temporal y espacial, al igual de que su precio de elaboración no es muy alto, se han usado en muchas aplicaciones prácticas al igual que para la investigación. Numerosas simulaciones se han descrito en la literatura. La simulación de un detector es una herramienta muy importante para su desarrollo y construcción ya que permite probar el diseño y obtener predicciones sobre su funcionamiento. En este trabajo se estudia la respuesta de detectores tipo RPC con diferentes tamaños de GAP, a separaciones de 1 mm, 0.5 mm y 0.3 mm con el objetivo de determinar la distancia ideal que produzca una mejor detección de partículas cargadas, una mejor resolución temporal y número de partículas por área y tiempo. El estudio se realiza computacionalmente utilizando el marco de trabajo de FairRoot, haciendo uso de GARFIELD++ y de MAGBOLTZ para generar la simulación de la geometría del detector, la composición de los gases dentro de éste, al igual que la simulación de los campos e interacciones electromagnéticas que se producen. El análisis de los datos obtenidos se realiza con Pyton.

Resolución temporal en un prototipo de detector de tiempo de vuelo (TOF)

En el estudio de la física de frontera como la asimetría de materia y antimateria y materia oscura con rayos cósmicos, se usan detectores de partículas como espectrómetros de masa, un ejemplo es el detector AMS-02 que está en la estación espacial internacional. Para identificar diferentes clases de partículas estos experimentos miden la masa, que se obtiene a partir de la velocidad usando detectores de tiempo de vuelo (Time-Of-Flight TOF) y el momento y la carga que se miden con detectores de trazas. Por lo tanto, mejorar la resolución temporal del TOF es importante para diferenciar la masa de las partículas e identificarlas con mayor precisión, además de aumentar el rango de energía medible. En este trabajo se presenta la caracterización y resultados de un prototipo de detector TOF compuesto de un conjunto de cuatro fotomultiplicadores de silicio (SiPM) acoplados a un plástico centellador de respuesta rápida. Como haz de partículas se utiliza una fuente radiactiva de electrones (⁹⁰Sr). Los resultados preliminares muestran una resolución temporal cercana a los 100ps. El propósito es mejorar el tiempo obtenido para aumentar la escala del prototipo e integrarlo a un experimento de rayos cósmicos en un globo estratosférico. Investigación realizada gracias al programa UNAM-PAPIIT IA101624 y a CONAHCYT, proyectos CF-2019/2042 y CBF2023-2024-118.

Mecanismos de aceleración de Fermi: eficiencia y transición

En este trabajo investigamos los mecanismos de aceleración de Fermi, enfocándonos en la teoría y la fenomenología. Exploramos la eficiencia de los mecanismos de primer y segundo orden en algunos contextos astrofísicos, destacando las condiciones que favorecen la transición entre ambos y sus implicaciones en la formación de espectros de energía.

Estudio del efecto del Campo eléctrico atmosférico en partículas relativistas

En este trabajo presentamos el desarrollo de simulaciones de electrones ($e^{-}$) y fotones ($\gamma$), como rayos cósmicos primarios acelerados en la atmósfera terrestre que explique el incremento de la producción de partículas relativistas y las detecciones de electrones de tipo runaway en el observatorio de altas energías HAWC que se ven afectados por efectos del campo eléctrico (CEA). En México se ha observado este tipo de eventos atmosféricos. En el Observatorio de altas energías "HAWC" se tienen registros de ciertos incrementos en la tasa de conteo, este tipo de incrementos fueron registrados por HAWC con detectores de radiación Cherenkov en agua, siendo los primeros registros en este tipo de detectores. La ubicación de HAWC (4100 m.s.n.m.m.) lo hace un sitio idóneo para el estudio y entendimiento de este tipo eventos atmosféricos, ya que por la ubicación del observatorio HAWC se encuentra la mayor parte del tiempo cubierto en su totalidad por nubes.

MiniTrasgo: un nuevo detector para el estudio de rayos cósmicos de bajas energías

La red de detectores Trasgos es una iniciativa de la Universidad de Santiago de Compostela del Instituto de Altas Energías (IGFAE), España, para el estudio detallado del frente del chubasco debido a rayos cósmicos de bajas energías. Actualmente, existen cuatro de estos detectores en Europa y se instalarán dos más en México, uno en Puebla y otro en Nuevo León, en la Universidad de Monterrey. Estos dos son del tipo MiniTrasgo, conformados por RPCs; su diseño representa un nuevo paso en el desarrollo de este tipo de dispositivos, cada vez más pequeños (~50 cm³) sin comprometer su capacidad de detección. En este trabajo, presentamos el detector y estudios preliminares basados en simulaciones utilizando CORSIKA y código propio para el análisis. Se consideran diferentes partículas primarias (carbono, protón y hierro), ángulos cenitales (<60°) e intervalos de energía (<1TeV).

Simulación de la medición del flujo de radiación cósmica del detector Escaramujo - Chiapas comparando datos experimentales en función de la altura

El proyecto Escaramujo es una iniciativa científica que integra un conjunto de placas centelladoras distribuidas a lo largo de Latinoamérica, facilitando la instrumentación de detectores de altas energías en laboratorios de instituciones de educación superior. Este sistema de detección desempeña un papel crucial en la calibración y caracterización de detectores más sofisticados. No obstante, debido a la naturaleza de austeridad del proyecto (inspirado en la baja disponibilidad de recursos económicos), hasta la fecha no ha sido posible realizar la simulación del detector utilizando software especializado como Geant4. Este trabajo se centra precisamente en abordar esta limitación. Adicionalmente, hacia el año 2024, se ha observado un incremento constante en la actividad solar como resultado del ingreso en el ciclo solar 25. El detector Escaramujo ofrece una valiosa oportunidad para detectar y estudiar estos fenómenos con mayor detalle. En particular, el estado de Chiapas, con su entorno geográfico diverso y variadas condiciones climáticas, proporciona un escenario ideal para el estudio de fenómenos solares a diferentes altitudes. Esto permite obtener datos que pueden ser comparados con simulaciones realizadas en software especializado como Geant4, mejorando así la comprensión de los fenómenos observados. Este trabajo presenta los primeros datos recopilados durante el ciclo solar 25 que han sido comparados con simulaciones computacionales en Chiapas usando el detector Escaramujo. Los resultados destacan el potencial del proyecto Escaramujo para contribuir significativamente al campo de la física de altas energías y al estudio de la actividad solar. Esta investigación no solo abre nuevas vías para la calibración y caracterización de detectores más avanzados, sino que también proporciona una plataforma para estudios comparativos entre datos empíricos, capacitación en el uso de detectores, y simulaciones de alta precisión, enriqueciendo así el panorama científico e

Variaciones en el flujo de muones detectadas por el SciCRT en Sierra Negra durante tormentas geomagnéticas

El flujo de partículas que llega a la superficie de la Tierra, desde el espacio exterior, Sol, o formadas dentro de la atmósfera, es de especial importancia para entender la situación del clima espacial. En este trabajo se estudia si existe afectación en el conteo de muones, durante sucesos conocidos como Tormentas Geomagnéticas (TG). Estas afecciones podrían representar un aumento o disminución en el flujo, lo cual nos permitiría inferir que está sucediendo con las interacciones de partículas en la atmósfera durante TG. Los datos aquí usados para determinar lo anterior provienen del Telescopio Centellador de Rayos Cósmicos (SciCRT) en Sierra Negra, Puebla; y de El Centro de Análisis de Datos de Geomagnetísmo y Magnetismo Espacial en Kyoto, Japón. Del primero obtenemos el conteo de muones, y del segundo el índice de Tiempo de Perturbación de Tormenta (DST) en cada tormenta geomagnética registrada en un periodo establecido. El periodo de estudio establecido va de 2015 a 2018, durante ese tiempo se eligieron múltiples TG que van de moderadas a intensas con el objetivo de encontrar y analizar las variaciones.

Simulación de la producción de antiprotones albedo

Los antiprotones albedo son aquellos que se producen por la interacción de rayos cósmicos primarios con la atmósfera terrestre y que son reflejados fuera de la Tierra. Algunos de estos antiprotones pueden quedar atrapados en el interior del campo magnético terrestre y pueden ser detectados por experimentos en satélites que orbitan la Tierra como el experimento AMS-02 que se encuentra Estación Espacial Internacional. La investigación de estos antiprotones es importante porque son una posible fuente de ruido en la detección de antiprotones de origen galáctico o de fuentes exóticas como materia oscura u otros objetos como antiestrellas. Además son importantes para entender la propagación de rayos cósmicos en la magnetósfera, y la influencia de la actividad solar sobre la antimateria local. En este trabajo se presentan los resultados de la simulación de la producción de antiprotones por interacciones entre rayos cósmicos de origen galáctico y la atmósfera terrestre usando GEANT4, y considerando las incertidumbres debidas a la sección eficaz de producción. Se analiza su distribución geomagnética con la ayuda del programa PLANETOCOSMIC y se realiza la validación del modelo comparando con datos obtenidos anteriormente por los detectores PAMELA y AMS-01. Posteriormente se discute la viabilidad de su detección por el experimento AMS-02. Investigación realizada gracias al programa UNAM-PAPIIT IA101624 y a CONAHCYT, proyectos CF-2019/2042 y CBF2023 2024-118.

Detector de Rayos Cósmicos a Base de una Barra de Polimetacrilato de Metilo

Los rayos cósmicos se detectan por dos formas: mediante la detección de fotones o mediante la detección de iones, los cuales se producen cuando la radiación cósmica interactúa con un medio material, agua o plástico, por ejemplo. La radiación cósmica está compuesta de una diversidad de partículas elementales y núcleos pesados, pero especialmente de muones que son los más abundantes, con carga eléctrica, a nivel del mar. Para hacer estudios de esta radiación, hemos desarrollado un detector a base de una barra de polimetacrilato de metilo de 10 cm de diámetro y 60 cm de largo, con dos canales de detección en base a sendos tubos fotomultiplicadores, con los que se censan los fotones producidos en la barra de acrílico por efecto Cherenkov o centelleo cuando sobre ésta inciden rayos cósmicos. Presentamos los detalles técnicos de la planeación, diseño, construcción y caracterización de este minidetector de rayos cósmicos y algunos resultados físicos preliminares.

Reconstrucción de Datos del Mini Detector de Partículas cósmicas Secundarias

Los rayos cósmicos, emanaciones de energía provenientes del espacio exterior que atraviesan la atmósfera terrestre, constituyen una variada amalgama de partículas, incluyendo protones, núcleos atómicos pesados entre otros. Nuestro trabajo se centra principalmente en la investigación del flujo de partículas cósmicas, partículas subatómicas cuyas propiedades intrínsecas abarcan una extensa variedad de conceptos avanzados en la ciencia y en la comprensión de la radiación cósmica. El principal objetivo de este trabajo radica en la transformación de los datos crudos, captados y cuantificados por un plástico de centelleo y un tubo foto-multiplicador (PTM), en información de fácil manipulación. El objetivo es registrar aquellas partículas que posean energías significativas para su posterior análisis y difusión. El Mini Detector opera permitiendo la penetración de partículas en un material centellador. Al interactuar con los átomos de dicho material, las partículas generan un destello, desencadenando la emisión de fotones de luz. Estos fotones son capturados por un PMT, dada su polarización de alto voltaje, desencadena una avalancha de electrones, originando en su salida, una señal eléctrica. Dichas señales son procesadas mediante un módulo electrónico de propósito general denominada “Red Pitaya”, que, mediante una interfaz de usuario y control, facilita el procesamiento y análisis en tiempo real de los datos. A través del código implementado, se analizan las señales para determinar la energía de los eventos detectados, con el fin de seleccionarlos y almacenarlos para su posterior difusión en una plataforma web. Con el fin de representar un aporte hacia la comprensión del desarrollo de los chubascos atmosféricos y su interacción con la materia.