El misterio de la radiación Cherenkov. Hitos de proyectos y lógica de los osciladores armónicos.

I. Planteamiento.

El telescopio pionero fue el telescopio de 10 metros de la Observatorio Whipple que detectó por primera vez una fuente de rayos gamma (la Nebulosa del Cangrejo) que fue identificado como uno de los objetos celestes más brillantes en rayos gamma el 1967.

La nebulosa cangrejo ya no es la fuente del estudio, se utilizo en el proceso inicial mediante radiación Cherenkov se trata de bombardear las capas altas de la atmósfera generando una onda de choque contra las partículas externas.

El objetivo primordial del proyecto es la reducción de la incidencia de las partículas externas en el planeta.

II.- La serie de telescopios Magic y Magic II. Fundamento y lógica:

El electrón y positrón tienen una energía muy alta y producen más rayos gamma por Bremsstrahlung o «radiación de frenado». Se producen más pares electrón-positrón que a su vez emiten por Bremsstrahlung etc, con el resultado final de una cascada atmosférica extensa.

La mayor parte de la radiación altamente ionizante en el espacio se compone de partículas cargadas eléctricamente: electrones y protones de alta velocidad procedentes del Sol, y masivos núcleos atómicos cargados positivamente de las distantes supernovas.

El funcionamiento consiste en la generación de pantalla  o escudo electromagnético, generando un potente campo electromagnético que tenga la misma carga que la radiación entrante, desviando así la radiación hacia fuera.

Se trabaja en el  uso de campos eléctricos para repeler la radiación desde los años 50.

Con este sistema se  repele la radiación y se minimiza su impacto en el planeta Tierra, los electrones y protones del viento solar son atrapados por el laberinto de fuerzas que conforman el escudo.

MAGIC  forma parte de una extensa red de sistemas de telescopios de última generación repartidos por todo el planeta y en coordinación internacional.

III.-HESS (High Energy Steroscopic System).

Namibia, África, el observatorio de rayos gama HESS. La sigla H.E.S.S. quiere decir High Energy Stereoscopic System, y recuerda a Victor Hess, un físico austriaco que recibió el Premio Nóbel en 1936 por el descubrimiento de la radiación cósmica.

En mayo de 2010, se inició la construcción del arreglo VAMOS, de siete detectores junto al sitio final de HAWC, 4.100 metros sobre el nivel del mar. Y este año, comenzó la edificación del Observatorio HAWC de 300 detectores Cherenkov, que forman parte del proyecto Omega, con  300 detectores unitarios tipo Cherenkov de agua. En la construcción de HAWC participan 11 instituciones mexicanas y 12 estadounidenses.

 Foto de los tres contenedores de agua del arreglo prototipo de HAWC a 4530m de altura. T1 a la derecha detrás de la rampa y junto a una caseta de piedra. T2 hacia el final de la meseta casi al centro de la imagen y el último (T3) del lado derecho junto a otro contenedor de color azul. El pico del Volcán Sierra Negra se encuentra a la derecha y el Volcán Pico de Orizaba detrás del fotógrafo.

IV.-CTA 

El Cherenkov Telescope Array (CTA) va a ser un observatorio global en el rango de los rayos Gamma para la Detección de neutrinos.

El Super-Kamiokande es un detector Cherenkov de 50 000 toneladas de agua a una profundidad equivalente a 2700 metros de agua en la mina Kamioka Mozumi en Japón.

Es más grande del mundo, (construido por una colaboración de Japón-Estados Unidos). Los detectores sensitivos de luz miden esta radiación de Cherenkov en los experimentos de Neutrino.

Otro ejemplo de los nuevos avances es el proyecto IceCube Neutrino Observatory una gigantesca instalación de más de un kilómetro cúbico enterrada a 1400 metros de profundidad en los hielos antárticos.

Su objetivo es detectar la llamada “radiación de Cherenkov“ que se produce cuando los neutrinos chocan contra átomos de hielo.

 Enterrado bajo el Polo Sur se ha mantenido lejos  de los periodistas durante los 10 años que ha   durado su construcción.

En su diseño y construcción han participado científicos de Estados Unidos, Bélgica, Alemania y Suecia, y el dispositivo será operado por la Universidad de Wisconsin-Madison y la National Science Foundation.
Se han necesitado unos 10 años de trabajo para tenerlo listo, pero el pasado sábado 18 de diciembre se introdujeron los últimos 86 fotodetectores y sus respectivos cables hasta una profundidad de dos kilómetros y medio, dando por concluida la obra que costó unos 270 millones de dólares.

Hubo que realizar cientos de pozos con una profundidad comprendida entre los 1400 y 2400 metros para instalar cada uno de los sensores y sus cables de conexión.

Estos sensores poseen el tamaño aproximado de una pelota de baloncesto, y tienen como función detectar la luz azul, llamada “radiación de Cherenkov“, que se produce cuando los neutrinos chocan contra átomos del agua en forma de hielo.


A pesar de no haber tenido por parte de la prensa la cobertura que tuvo la construcción del LHC, este observatorio seguramente pasará a la historia como uno de los proyectos científicos más importantes de este siglo.

Este proyecto forma parte de otros proyectos semejantes encaminados al estudio de neutrinos ubicados en Canadá, Italia además de los ya comentados de Japón y México

V.-Y ahora la pregunta del millón. ¿Porque tanto secretismo, esfuerzo, dinero y colaboración a nivel mundial? ¿Por qué tanto despliegue de medios?

Las Universidades de Stanford y de Purdue, ha entregado resultados desconcertantes, al sugerir que los neutrinos generados por el núcleo del Sol, están de alguna manera interactuando con partículas radiactivas en la Tierra, alterando sus ritmos de desintegración.
La teoría de los neutrinos fue reforzada por el hecho de que la alteración ocurrió en sincronía con la órbita elíptica de la Tierra alrededor del Sol: al estar más cerca del Sol, hay una mayor cantidad de neutrinos haciendo contacto con nuestro planeta. Los investigadores encontraron entonces un patrón recurrente de 33 días, lo cual fue sorprendente, dado que la mayoría de las observaciones solares habían entregado patrones de 28 días. Diferencia que fue explicada por la hipótesis de que el núcleo del Sol giraría más lento que su superficie.

«Todo apunta a que el Sol se está comunicando con los isotopos radiactivos en la Tierra», asegura el Dr. Fischbach aunque nadie sabe cómo podrían interactuar con la materia radiactiva, alterando sus ritmos. Si la partícula responsable no es un neutrino, podría tratarse de algo desconocido, algo que sería aun más increíble, señalan los científicos.

Sea cuál fuere la explicación «definitiva», el descubrimiento pone en evidencia una interacción impensada entre el Sol y la Tierra, capaz de alterar y transformar toda la materia en nuestro planeta.

VI.-La clave está en los osciladores armónicos.

La circulación de partículas y antipartículas del propio planeta se unen a las provenientes del exterior,  formando un mecanismo permanente de simbiosis, pero cuando se produce una saturación  o se unen partículas procedentes del exterior que no se comportan de la misma manera sobreviene el colapso.

El aumento de las manchas solares está produciendo un efecto de saturación en relación con las partículas del centro de la galaxia
El núcleo interno  terrestre esta sufriendo un gran estrés generando un efecto rebote de ondas de choque en las capas terrestres.

Si la intensidad de las partículas que golpean el núcleo sigue en aumento el núcleo pueden colapsar y causar una reversión de los polos.  La incidencia de las partículas depende de la densidad de electrones del plasma y el campo magnético externo, la radiación cambia la densidad del plasma y la temperatura, ralentizando su movimiento.

Después de que el núcleo llega a su ralentización mínima se necesitaría una fuente externa fuerte para causar un aumento de la temperatura interna del núcleo de modo que su densidad disminuya,  una gran eyección solar de masa coronal  en un ciclo de 11.000 años junto con una protección mínima de la atmósfera terrestre parece ser un buen candidato.

Es un círculo perfecto y armonioso.

VII. ¿Pero, en teoría cómo interactúan?.

Si colocamos un plasma entre las placas de un condensador, observaremos que el plasma acaba por desaparecer, atraído por las placas de distinto signo.

Al final entre las placas sólo queda vacío, e, = 1.

Por tanto, la radiación electromagnética no producirá polarización propiamente dicha, unicamente existirá movimiento de cargas libres, es decir, una corriente de carga J.

La situación puede ser algo distinta si el plasma se encuentra bajo la influencia de un campo magnético externo Ho.

En el caso de que no exista atenuación de la corriente de electrones libres producida por el campo eléctrico E de la radiación electromagnética (plasma ideal), los electrones del plasma en movimiento seguirán la ecuación de Newton:

m r = eE+ ep (tx H0 )

1º.-Ondas Fase:

Dependiendo del signo del denominador tenemos dos posibles valores del índice de refracción.

En cierto modo el plasma se comporta como un cristal birrefringente, con la salvedad de que uno de los índices de refracción es siempre menor que la unidad.

Si incide luz linealmente polarizada en un plasma sometido a un campo externo, ésta se descompondrá en dos ondas polarizadas circularmente en sentidos opuestos y con velocidades de fase diferentes. (Las que López-Guerrero, Müller, Correa & otros denominan ondas Fase).

En cualquier punto a lo largo de la dirección de propagación de las ondas, las dos componentes de polarización circular se superponen para producir de nuevo una onda polarizada linealmente, aunque con el vector de polarización rotado respecto al de la onda incidente.

Suponiendo ahora que todos los electrones del plasma se mueven de la misma forma, podemos asumir una corriente debida únicamente a los electrones libres.

La radiación electromagnética se propaga en el plasma según la ecuación de ondas.

El índice de refracción sólo depende de la densidad electrónica del plasma y del campo magnético externo.

Dicho de otra forma, conociendo los valores de la densidad electrónica y del campo magnético en el plasma es posible calcular el índice de refracción aplicando la ecuación de Appleton-Hartree.

En plasmas reales, la densidad electrónica no es uniforme. En este caso la resolución de la ecuación de ondas  se complica.Gracias al campo magnético de la Tierra, la ionosfera es ópticamente activa y puede dar lugar a una componente Cherenkov importante.

Las manchas solares son áreas oscuras en la fotosfera solar caracterizadas por la presencia de campos magnéticos intensos , miles de veces más intensos que el campo magnético terrestre.

En estas zonas no es infrecuente que chorros de electrones asciendan a velocidades relativistas siguiendo las líneas de campo magnético y que se verifiquen las condiciones para la emisión de radiación sincrotrón o Cherenkov.

2º.-Ondas fase en interacción con Osciladores armónicos.

Cuando un electrón sigue una trayectoria helicoidal a lo largo de una línea de campo magnético decreciente en intensidad, el resultado es la emisión de un espectro de radiación ciclotrón en el que aparecen líneas de osciladores armónicos múltiplos de una frecuencia fundamental, siguiendo la ecuación de López-Guerrero sobre estructura fractal de los osciladores armónicos.(Ver Fundamentos y formulación clave de la Física Cuántica Diferencial: Cuaderno Nº1.)

Si el electrón se desplaza a una velocidad pequeña comparada con la de la luz, la intensidad del tercer oscilador armónico se hace despreciable frente a los observados primer y segundo armónicos.

Una característica importante de los plasmas de fusión  es la presencia de campos magnéticos intensos que permitan su confinamiento.

En ambos casos, la emisión de radiación sincrotrón y Cherenkov es factible debido a la existencia de electrones que siguen trayectorias de forma helicoidal.

Existe la posibilidad de que la radiación Cherenkov escape en aquellos lugares donde el campo magnético se curva anormalmente.

Como en el caso de las manchas solares en el espectro aparecen osciladores armónicos de una frecuencia fundamental, de cuya posición e intensidades relativas se deducen propiedades interesantes relativas a la densidad y temperatura del plasma, y de ahí la formación de estructuras subcuánticas y finalmente la interacción con los estados de la materia.

http://starviewer.wordpress.com/2011/06/19/el-misterio-de-la-radiacion-cherenkov-hitos-de-proyectos-y-logica-de-los-osciladores-armonicos/

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.