Piritakua

Relámpago intra-nube visto por la cámara all-sky de Piritakua en el Instituto de Física UNAM. Este tipo de relámpago se da dentro de la nube sin que haya descarga hacia el suelo. En un relámpago hay un súbito flujo de electrones muy intenso que calienta la atmósfera a su alrededor a temperaturas de hasta casi 30 000º C, es decir, básicamente hace que el aire explote, de ahí que sea tan brillante y que sonido del trueno sea tan fuerte. Un fenómeno de este tipo, además de ser visualmente espectacular, tiene asociados varios procesos físicos de alto interés: aceleración de electrones a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, producción de rayos X y rayos gamma, además de que el proceso en que inicia un relámpago está conectado a los rayos cósmicos, es decir, a radiación que viene del espacio.

Actualmente nos encontramos en un periodo de mucha actividad solar, lo cual puede aumentar la frecuencia de tormentas geomagnéticas. Mucho se habla de los efectos que estas tienen en nuestra tecnología: interrupciones en las telecomunicaciones, fallas en satélites, sobrecarga en líneas eléctricas en latitudes altas, etc., pero poco se habla de los efectos que pueden tener en los seres vivos. Esto posiblemente se debe a que dichos efectos no son tan visibles, pero los hay y para algunas especies pueden ser incluso fatales.

En los seres humanos se ha planteado la hipótesis de que una tormenta geomagnética pudiera desencadenar dolores de cabeza o migraña. Sin embargo, en un estudio utilizando una muestra muy grande de Twitter, donde sus usuarios reportan dolores de cabeza y migraña (https://doi.org/10.1038/srep39769) no se encontró ninguna correlación. En la 1a imagen en el panel A se tiene un indice que mide que tan "tormentoso" es el campo magnético y alrededor del 22 de junio del 2015 se ve un pico muy pronunciado. En los paneles inferiores se tiene la ocurrencia de tuits con palabras clave que se pueden referir a dolores de cabeza (panel A) o migraña (panel B) y ya a simple vista se puede ver que no hay una variación significativa alrededor de la tormenta geomagnética. Pero esto no significa que no haya ningún efecto en seres humanos.

En un estudio reportado en 1994 (https://doi.org/10.1192/bjp.164.3.403) se encontró que el número de admisiones en hospitales de gente con diagnóstico de depresión aumentó en un 36.2% en la segunda semana después de una tormenta geomagnética, comparado con periodos de calma del campo magnético terrestre. En la 2a imagen la línea superior son el número de admisiones de hospital mientras que la línea inferior son el número de tormentas geomagnéticas. Un estudio mas reciente (https://doi.org/10.1016/j.brainresbull.2025.111369) apunta que el efecto pudiera estar en la melatonina, la hormona que regula nuestro ciclo sueño-vigilia. Entonces, si de repente sientes el "bajón" al grado de tener un cuadro depresivo, entre las cientos de maneras que el mundo moderno nos puede orillar a ese estado, pudiera ser que, además, seas sensible a cambios en el campo magnético de la Tierra.

Pero a quienes si les puede ir muy mal con perturbaciones al campo magnético de la Tierra son a especies migratorias. Se sabe que muchas de estas, en particular las aves, utilizan el campo geomagnético para orientarse. Entonces, cuando hay tormentas geomagnéticas esto puede afectar sus patrones migratorios (https://doi.org/10.1073/pnas.2306317120). Aunque lamentable, para los no especialistas nos es difícil notar aves perdidas, mientras que ver ballenas perdidas y encalladas puede ser bastante dramático. A finales del siglo pasado hubo un aumento llamativo en el número de cachalotes que encallaron en playas del mar del norte (3a imagen). Un estudio (https://doi.org/10.1016/j.seares.2004.07.006) encontró que el 90% de estos eventos sucedió cuando el intervalo entre máximos de actividad solar fue menor al periodo promedio de 11 años. En la última imagen, la línea delgada son el número de avistamientos reportados de cachalotes encallados mientras que la linea gruesa son las longitudes del ciclo solar (arriba de la línea recta son periodos de menos de 11 años que mientras que por debajo son periodos de más de 11 años). Esto no implica que sea definitivo que las tormentas solares hacen que los cachalotes se pierdan y terminen en aguas bajas. El mecanismo específico como un evento de gran actividad solar pudiera hacer que cachalotes encallen todavía es desconocido.

El pasado 19 de enero de este año hubo una tormenta geomagnética. Esto es una perturbación en el campo magnético de la Tierra provocada por la llegada de una eyección de masa coronal (EMC) proveniente del Sol. Esta EMC trae su propio campo magnético que al interactuar con el campo de la Tierra provoca una serie de efectos, entre ellos, la disminución del flujo de rayos cósmicos hacia la Tierra. En la primera imagen se puede ver el flujo de rayos cósmicos medidos por Piritakua, donde a partir del 19 de enero se ve una súbita disminución, la cual se va recuperando poco a poco. Este tipo de eventos se le llama disminución de Forbush. Estas son primeras detecciones de Piritakua con un arreglo inicial de detectores. Conforme transcurra el año se irán instalando más detectores aumentando significativamente la sensibilidad del arreglo.

La detección de los rayos cósmicos con Piritakua se hace con plásticos centelladores, mostrados en la 2a y 3a imagen. Si se pone atención a las orillas del plástico en la 2a imagen se puede ver un ligero tono azul: esto es luz producida por el plástico centellador reaccionando a la luz del ambiente. Para capturar esa luz de una manera más óptima se colocaron "guías de luz", usando unas fibras que se llaman corredores de frecuencia que convierten esa luz azul es una luz verde y la guían hacia un pequeño sensor que la transforma a una señal que se puede digitalizar (4a imagen). Estos plásticos se tienen que forrar de un material reflectante y luego de otro material que los aisle de la luz externa. En la 5a imagen se ve el detector de luz ya acoplado al centellador y en la 6a imagen se ven dos plásticos centelladores ya en sus contenedores que los protegen del ambiente (Sol, lluvia, viento, etc.). En la última imagen se pueden ver los detectores que ya están instalados en el techo del Edificio de Colisiones del Instituto de Física UNAM.

Cuando el Sol expulsa plasma (gas a muy alta temperatura) se dice que tiene una Eyección de Masa Coronal (EMC), es decir, una combinación de protones y electrones atrapados en un campo magnético viajando hacia el exterior del Sistema Solar. Uno de esos eventos acaba de suceder y desde ayer alcanzó a la Tierra. El Laboratorio Nacional de Clima Espacial está monitoreando como esto está afectando el campo magnético terrestre. Estas perturbaciones alteran el flujo de rayos cósmicos hacia la Tierra, lo cual se puede medir con Piritakua.

Uno de los componentes del experimento Piritakua es la cámara all-sky. Se le llama así porque tiene la capacidad de ver todo el cielo, de ahí que todo alrededor del cuadro aparezca el horizonte visible de la cámara. Con este dispositivo se hacen grabaciones de tormentas que pasen por encima del experimento para buscar correlaciones entre descargas eléctricas y anomalías en el flujo de rayos cósmicos.

La grabación del amanecer que se hizo para probar sus capacidades en términos de sensibilidad y tiempos de exposición. La torre en la parte derecha de la imagen es la que alberga el acelerador de 5.5 MV del Instituto de Física UNAM

¿Por qué Santa Claus distribuye regalos solo una vez al año?

La Tierra constantemente está recibiendo radiación del espacio que llamamos rayos cósmicos, pero la atmósfera nos protege de estos. Sin embargo, si alguien necesita viajar de un lugar a otro en el planeta y necesita hacerlo en el menor tiempo posible, lo más seguro es que viaje a gran altura en la atmósfera para evitar resistencia del aire además de otros fenómenos atmosféricos, pero entonces estaría muy expuesto a los rayos cósmicos. Por lo que se sabe Santa Claus y sus renos no tienen ninguna protección contra los rayos cósmicos (el blindaje tendría que ser de plomo y eso agregaría demasiado peso a su trineo), entonces por eso hacen el viaje solo una vez al año, para evitar tanta exposición a esta radiación.

Tal vez sea casualidad, pero hace rato hubo un acceso a los detectores de Piritakua desde el norte de Finlandia, en Laponia; alguien tenía curiosidad de saber cual era el flujo de rayos cósmicos en el centro de México.

¡Felices Fiestas!

¿Crees que los rayos cósmicos es un fenómeno raro que no influye en nada en tu vida diaria? Pues piénsalo de nuevo. Este fin de semana fue noticia de que muchos vuelos tuvieron que ser cancelados porque 6000 aviones A320 de Airbus necesitaron una actualización en su software y 900 de estos incluso tuvieron que remplazar sus computadoras. La razón: rayos cósmicos.

Uno de los componentes principales de los rayos cósmicos son los protones y estos al interactuar con la atmósfera pueden producir neutrones, que al alcanzar la superficie de la Tierra interactúan con componentes de un CPU y pueden provocar reacciones nucleares que alteran el estado de carga eléctrica, lo cual puede inducir los llamados bit flips, donde un 0 puede cambiar a 1 o viceversa. Pero si un avión está a su altura de crucero (alrededor de 10 km de altura) está más expuesto a este flujo. Se cree que esto fue lo que pasó en una de las computadoras del vuelo de JetBlue de Cancun, México a Newark, EUA lo que provocó una súbita perdida de altitud.

Los bit flips es un fenómeno bien conocido y de hecho ya hay maneras de corregir esos errores via software, pero la versión de software que Airbus estaba usando en los aviones A320 al parecer les hacía falta esa corrección. Esto demuestra la importancia de conocer bien la propagación de rayos cósmicos en la atmósfera y como interactúan con nuestra tecnología.

Los aviones Airbus normalizan su servicio tras una advertencia que afectó el tráfico aéreo a escala global - BBC News Mundo Unos 6.000 aviones quedaron afectas después de que se descubrió un problema que podría comprometer los datos críticos de control de vuelo.

¡Salimos en la cuenta oficial de la UNAM! Agradecemos mucho a UNAM Global por esta nota que hará que nuestro experimento sea mas conocido por la comunidad universitaria y todos los que siguen las actividades de la universidad.

Piritakua: el “relámpago” purépecha con el que la UNAM detecta rayos cósmicos - UNAM Global Piritakua, el detector de rayos cósmicos desarrollado en el Instituto de Física de la UNAM, estudia partículas de supernovas y agujeros negros desde la Tierra.

Piritakua: el “relámpago” purépecha con el que la UNAM detecta rayos cósmicos - UNAM Global Piritakua, el detector de rayos cósmicos desarrollado en el Instituto de Física de la UNAM, estudia partículas de supernovas y agujeros negros desde la Tierra.