El espacio que nos rodea está lleno de partículas que se crean en fenómenos galácticos distantes super energéticos: los rayos cósmicos. A pesar de que una multitud de estas partículas nos traviesen a cada instante nuestro cuerpo es insensible a ellas. El COSMOFONO es un instrumento diseñado para detectar los rayos cósmicos y representar en forma de sonido sus trayectorias y características. Para ello utiliza las técnicas de base de la física de partículas, y un generador acústico conectado a un ordenador.
La variedad de los fenómenos cósmicos observados a nivel de mar junto con su modularidad hace del COSMOFONO un instrumento cuya utilización alberga tanto las grandes salas de concierto como los micro dispositivos personales.
En la versión actual el COSMOFONO utiliza un conjunto de sensores distribuidos en un volumen de la sala donde está instalado. Estos sensores, construidos a partir de un material particular llamado centellador, producen una débil, pero muy rápida, señal luminosa cuando son atravesado por un rayo cósmico. La información sobre la trayectoria de las partículas se envía casi instantáneamente a un generador de sonido que la reproduce en el espacio. La posición de las partículas se indica a partir de un sonido de impacto generado en los sensores instalados encima y debajo del espectador. La sensación de velocidad se consigue gracias al desfase de tono generado por el dispositivo acústico (efecto Doppler) similar al producido por un camión de bomberos pasando a gran velocidad. Las cascadas de electrones y positrones, producidas a veces por la interacción de un muon sobre los materiales de la sala, se imitan por un sonido evocando una llovizna sonora.
Rayos cosmicos
El espacio interestelar está lleno de partículas elementales de alta energía llamadas rayos cósmicos. Estas partículas, principalmente protones (núcleos de hidrógeno) se producen en fenómenos cósmicos violentos y son acelerados en mecanismos astrofísicos particulares. La mayoría de los rayos cósmicos se producen dentro de nuestra galaxia, por ejemplo, en la explosión de estrellas llamadas supernovas. Las partículas producidas permanecen confinadas en la galaxia durante millones de años gracias a los campos magnéticos que en ella reinan.
En la Tierra, los rayos cósmicos que inciden sobre la atmósfera crean cascadas de partículas secundarias. Aunque parcialmente absorbidas por la atmósfera estas cascadas inducen una gran variedad de fenómenos que se pueden medir a nivel del mar gracias a las técnicas de física de partículas. Las tres figuras anexas muestran algunos sucesos producidos por rayos cósmicos en el experimento H1, un detector de física de partículas de 10 metros de longitud instalado a 30 m de profundidad en Hamburgo (Alemania).
Los principales fenómenos observables son:
• un gran flujo de muones. Un muon es una especie de electrón pesado de vida media muy corta que por consiguiente no está presente en la materia ordinaria. Los muones que se crean en la atmósfera, son partículas de alta energía, capaces de llegar hasta el suelo por su gran capacidad de penetración y los efectos relativistas.
• cascadas secundarias inducidas por la interaccion de los muones en la materia del detector. Un ejemplo clásico es la producción de cascadas electromagnéticas compuestas por pares electrón/positrón y fotones.
• enjambres de multiples muones con la misma dirección y alejados por unos metros los unos de los otros, producidos en cascadas cósmicas atmosféricas muy energéticas y altas.
Pueden aprender más sobre las partículas elementales aquí:
- El sitio Descubriendo la física (partículas elementales) de la Universidad Nacional de la Plata (Argentina)
- Video de la Universidad Nacional Autónoma de Mexico en YouTube
- ¿Qué son los muones? del Foro Nuclear
- El sitio público del CERN