detección de rayos gamma

Los rayos gamma son la luz más energética del universo. Pero una parte de ellos, de energía intermedia, permaneció invisible durante mucho tiempo: los instrumentos no podían captarlos, y en el cielo quedaba un vacío. Los científicos lo llaman el 'hueco del MeV', por la unidad de energía que transportan estos rayos.

Un enorme estadio lleno de gente vestida de negro. Estás afuera y tratas de entender qué ocurre dentro, aunque no ves a ninguna persona. Pero si dos personas chocan e intercambian camisetas brillantes, notarás un destello de color.

Hace medio siglo, Fritz Zwicky notó que la materia visible en los cúmulos de galaxias era catastróficamente insuficiente para explicar la gravedad.

Escuchar el cosmos significa armarse de paciencia y afinar el oído. Los astrónomos eligieron para ello el instrumento de baja frecuencia más sensible: el conjunto de antenas OVRO-LWA, 352 antenas dipolo dispersas a lo largo de dos kilómetros y medio en el desierto de California.

Una partícula alfa es un núcleo de helio que sale despedido durante la desintegración de átomos pesados. Al entrar en un cristal de nitruro de galio, le transfiere su energía y genera un pulso eléctrico. Por la altura del pulso se puede saber cuánta energía tenía la partícula.

En el corazón mismo de la Vía Láctea, algo brilla continuamente en rayos gamma. Es una luz especial, con una energía de exactamente 511 mil electronvoltios. Esa energía surge cuando un electrón se encuentra con su antipartícula, un positrón, y ambos desaparecen dejando un destello de luz.

Cuando un haz de iones de carbono entra en el cuerpo, no libera su energía de inmediato, sino al final de su recorrido, como un corredor que se esfuerza al máximo en la recta final. Los médicos necesitan conocer el punto exacto de esa meta para no dañar tejidos sanos. Pero, ¿cómo mirar dentro del cuerpo sin hacer una incisión?

Una balanza con pesas idénticas, pero un platillo siempre pesa más. En el mundo de las partículas elementales, ese desequilibrio se llama violación de la simetría CP: las partículas y sus gemelos especulares (las antipartículas) se comportan de manera ligeramente diferente.

El telescopio Ферми registró durante 17 años la radiación gamma de los núcleos activos de галактик con gigantescos чёрных дырами en el centro. El brillo de sus jets se asemeja a una cacofonía caótica: cambia sin cesar.

Una piedra arrojada a un estanque crea ondas curvas, pero desde lejos parecen líneas rectas. Los destellos de rayos gamma de un agujero negro en evaporación se comportan igual: una explosión distante envía ondas planas, mientras que una cercana llega curva.

La luz de un láser es como una fila perfectamente alineada de soldados en un desfile: todas las ondas oscilan en el mismo plano. Esa luz se llama polarizada. En el nuevo trabajo, los físicos obtuvieron por primera vez rayos gamma polarizados al hacer colisionar electrones con un potente pulso láser.

Un estallido de rayos gamma es como un disparo de un cañón cósmico: un destello breve pero cegador que durante unos segundos eclipsa a una galaxia entera. Pero si lo observamos en el rango gamma más duro (fotones con energía superior a un gigaelectronvoltio), la señal a menudo se pierde en el ruido, como un susurro en una sala ruidosa.

En octubre de 2022, el cosmos organizó un espectáculo de fuegos artificiales que todos los detectores de la Tierra notaron. La explosión, bautizada como GRB 221009A, fue tan brillante que la llamaron «la más brillante de la historia de las observaciones».

Un sensor de radiación en la ciudad se parece a un músico callejero: debe dar las notas correctas incluso cuando los dedos se entumecen por el frío o el sol calienta el instrumento.

En los laboratorios subterráneos donde se busca materia oscura o doble desintegración sin neutrinos, los detectores están rodeados de silencio. Pero incluso en ese silencio, el polvo radiactivo se posa imperceptiblemente en sus paredes. Una de las fuentes es el radón, un gas invisible que se filtra desde las rocas.

Los rayos gamma son los destellos de luz más energéticos que nacen en las profundidades de los átomos. Su energía es como una huella dactilar: cada elemento radiactivo tiene su propio patrón. Pero medir ese patrón con alta precisión es como pesar un grano de arena en una balanza colocada sobre un camión que vibra.

En un acelerador de partículas, los electrones recorren un círculo a casi la velocidad de la luz. Cuando uno de estos electrones choca con un fotón —una partícula de luz—, el fotón rebota como una pelota contra un camión en movimiento y sale con mucha más energía.

En 2017, los detectores de ondas gravitacionales LIGO y Virgo captaron una ondulación del espacio-tiempo proveniente de la fusión de dos agujeros negros a 540 megapársecs de nosotros. El evento recibió el nombre de GW170814. Pero, ¿qué quedó después de esa colisión cósmica?

En la noche del 9 al 10 de marzo de 2024, una nube de plasma expulsada por el Sol se alejaba de la estrella. Ya había superado la distancia de cinco radios solares cuando una red terrestre de 352 antenas en el valle de Owens, California, captó una breve señal de radio proveniente de ella.

Detectar un emisor cuántico individual es como afinar un piano de cola en un taller con máquinas rugientes: el tono puro se ahoga en el ruido. Pero el afinador no intenta gritar más que el estruendo: toma un diapasón y escucha los batidos. Así, incluso un eco apenas audible se vuelve evidente.