Física en la Cabrera Regional (Tecamachalco)

"La ciencia no se detiene"

Radiografía a la Pirámide del Sol

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En la Ciudad de los Dioses aún prevalecen enigmas tan grandes como sus edificaciones. Tras décadas de trabajo de campo, los arqueólogos no han podido descifrar el motivo exacto por el cual fueron erigidas las pirámides de Teotihuacan.

Tampoco saben si dentro de la del Sol hay cámaras ocultas o entierros ceremoniales -como han observado en la de la Luna-, pues no es posible explorarla físicamente sin afectar su estructura. ¿Cómo averiguarlo? Científicos de la UNAM se propusieron resolver esos misterios del pasado con base en el conocimiento de la física moderna.

En colaboración con arqueólogos del Instituto Nacional de Antropología e Historia (INAH), un equipo de investigadores del Instituto de Física de ha diseñado, construido e instalado un sistema de detección de partículas elementales que permitirá trazar una especie de “radiografía” de la pirámide para visualizar su interior sin dañarla.

El sistema de detección -que finalmente se instaló a fines de 2010 en un túnel de 100 metros de largo y 8 de profundidad, localizado bajo el centro de la pirámide- analizará el impacto y trayectoria de partículas subatómicas denominadas muones al atravesar la edificación prehispánica de arriba a abajo.

Estas partículas con carga eléctrica negativa se producen por la interacción de las radiaciones cósmicas que llegan a la Tierra con la atmósfera. Se desplazan en línea recta, a una velocidad cercana a la de la luz y muchas de ellas, por ser altamente energéticas, pueden atravesar la tierra o cualquier estructura.

Conforme atraviesan más materia, las partículas son absorbidas (decaen) en mayor número. El fenómeno será aprovechado por los detectores subterráneos: si de alguna dirección llegan más muones será indicativo de que hay menos densidad de materia, es decir, un hueco o cámara oculta.

Imagen interior

“Hemos tomado datos desde principios de 2011, el 2012 y lo que llevamos de 2013. Es decir, tenemos información de casi dos años. Vamos bien, el detector ha logrado ver algunas cosas interesantes, pero los resultados finales los emitiremos junto con todo el equipo de trabajo”, adelantó el doctor Arturo Menchaca Rocha.

Este sistema de escaneo tiene dos componentes esenciales, todos ellos con la forma de un cuadro de un metro por lado: dos centelleadores y seis cámaras multialámbricas, dispuestos de la misma manera que un sándwich y montados sobre una estructura metálica.

Los centelleadores -que serían las tapas de pan- son de plástico transparente y cubren por arriba y abajo a las seis cámaras, formadas por retículas de finos hilos de alambre separados unos 5 mm cada uno y recubiertos con un gas ionizante. Al ser conectados a la corriente detectan el paso de los muones.

Este encordado, semejante al de un piano de cola, permite ubicar con exactitud las coordenadas de las partículas que lo penetran y definir su trayectoria. Con estos datos se construye la “radiografía” (en realidad es una muongrafía) que revelará rasgos internos de la pirámide.

El investigador del Instituto de Física, quien impulsa el estudio desde 2006 junto con la arqueóloga Linda Manzanilla del INAH y otros colaboradores, explicó que registraron un retraso en la instalación del equipo debido a problemas con el suministro de energía asociados con la desaparición de la Compañía de Luz y Fuerza del Centro.

Problemas imprevistos

Sin embargo, ese problema lo resolvieron gracias a la instalación de una pequeña planta de electricidad de emergencia que genera unos 3 kilowatts de potencia pico, de la cual se envía la energía -en casos de apagones- a los detectores con ayuda de un conducto con alambres de un kilómetro de longitud.

“Tuvimos que resolver muchas cosas que no teníamos planeadas”, añade el doctor Menchaca, quien explica que debido a la estrechez y falta de circulación de aire dentro del túnel, los equipos electrónicos han tenido sobrecalentamientos. También recubrieron al detector con una malla metálica para evitar interferencias electrónicas.

Hasta ahora, no hay otro método que permita sondear al interior de una estructura sólida con resultados similares a los que aportan los detectores de muones y sin afectarla, pues los georradares o los sistemas láser empleados en prospección geológica tienen escasa penetración.

“La luz láser sólo penetra unos cuantos milímetros y el haz más poderoso le hará un agujero a la pared, pero nunca la cruzará. Por otra parte, los georradares han sido usados por los investigadores del INAH desde hace años para otros propósitos, pero penetran de cuatro a cinco metros”, aclara el doctor Menchaca.

La técnica de visualización mediante muones fue probada con éxito en el campo arqueológico por primera vez por el científico estadounidense de origen hispano Luis Álvarez, Premio Nobel de Física en 1968. A fines de esa década colocó un detector en la cámara de Belzoni, cercana al centro de la base en la pirámide de Kefrén, en Egipto.

Tras revisar los datos generados durante dos años de colectar muones, Álvarez concluyó que no existían cámaras ocultas en la parte superior de la pirámide, integrada por grandes bloques de piedra caliza, aunque pudo revelar detalles como los bordes de la misma.

Tras los estudios del Nobel, fallecido en 1988, otros investigadores aplicaron pruebas diferentes, como la de conductividad eléctrica en la pirámide egipcia y confirmaron los resultados.

“Álvarez demostró que no había nada dentro de la pirámide egipcia, lo cual es muy diferente a decir que no encontró nada. Esto habla de la robustez de la técnica”, refiere el doctor Menchaca.

Detector similar en el Gran Colisionador en Europa

Uno de los dos grandes detectores del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, localizado en la frontera entre Suiza y Francia, con el cual los científicos hallaron indicios del enigmático bosón de Higgs el año pasado) también puede detectar el rastro de muones, pero para hurgar en la composición de la materia.

El aparato denominado Compact Moun Solenoid (Solenoide Compacto de Muones, CMS) por estar construido alrededor de un gran magneto solenoide) es un detector de propósito general de 21 metros de largo y 15 de altura.

Tiene una espiral formada por cables superconductores que pueden generar 4 tesla, esto es, aproximadamente 100 mil veces el campo magnético terrestre. Esta energía está confinada en una estructura de acero. El peso total del CMS es de 12 mil 500 toneladas.

Contiene varios subsistemas diseñados especialmente para medir la energía y el movimiento de fotones (partículas de luz), electrones, muones u otras partículas subatómicas resultantes de las colisiones de haces, que se hacen circular dentro del anillo del LHC en direcciones opuestas a velocidades cercanas a la de la luz.

El CMS, que en su parte más interna contiene un rastreador basado en silicón, ayudará a los físicos a hurgar otras dimensiones o estudiar las características de la llamada materia oscura.

Fuente: Eluniversal

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Esta entrada fue publicada el 2 julio, 2013 por en Física y Química, Tecnología, Videos.
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