UNIVERSO DEJAVIER DE LUCAS

ENERGIA...ms o menos limpia...Los animales tecnolgicossacan energa de la Naturaleza,la transformany la utilizan

ElicaHidrulicaSolar1.- UNIVERSO DE ENERGIA

La energa de la vida...ms o menos limpia...QumicaElctricaTrmicaNuclear

... qu es la ENERGA?El alma de la materiaAntes de 1905 Materia y energa eran dos conceptos separados y su interseccin daba lugar al Cosmos MateriaEnergaEn 1905 A. Einstein E = m c 2 La materia es energa condensada segn un factor =(velocidad de la luz) 2

... cmo se manifiesta la ENERGA?Movimiento POTENCIAL Energa CINTICAEnerga POTENCIAL= capacidad de producirun movimientoHace falta una fuerza para producir cualquier movimiento que no sea rectilneo y uniforme F = m a Movimiento EFECTIVOAsociacin ms inmediata: Energa Movimiento de un cuerpo dotado de masa

... de dnde procede la FUERZA? Desniveles de energa- Una fuerza es la manifestacin de una interaccin. - La distribucin espacial de la fuerza (que puede variar en el tiempo), es descrita por un campo de fuerzas.

- La energa es el efecto de una distribucin espacial de fuerzas (campo).

- Cada fuerza tiene un tipo de energa potencial asociada.

La pereza de la Naturaleza?La vida misma es un continuo gasto de energa ....- La Naturaleza siempre tiende a los estados de menor energa potencial mximo equilibrio.

- Oponerse a esto implica un gasto de energa.Mientras la manzana cuelgue del rbol, las fuerzas de adhesin en el interior de la madera se opondrn al peso de la manzana.

En cuanto esas fuerzas fallen, la manzana caer al suelo por efecto de su peso El suelo ser el estado ms estable, es decir, de menor energa potencial.

El movimiento macroscpico no es nada ms que uno de estos cambios, donde algn tipo de energa se transforma en cintica.La continua transformacin de la energaEn este proceso, una parte siempre se disipa al entorno como energa trmica(calor).Esa energa ser intercambiada con el entorno, pudiendo transformarse en en otra forma de energa.

- La existencia de cualquier cuerpo es definida, a cada instante, por un estado de energa.

- Cualquier cambio implica una variacin de la energa del cuerpo:

La continua transformacin de la energaMuchas son las fuerzas y las formas de energa con las que tratamos en nuestra vida cotidiana ...Sin embargo, todas las fuerzas se pueden reconducir a ... Estamos continuamente sometidos a fuerzas, aunque no nos demos cuenta.

Recibimos energa constantemente, la transformamos y la disipamos.

Cada uno de nuestros movimientos, incluso los ms imperceptibles, nos requiere ejercer algn tipo de fuerza, con consecuentes transformaciones y gastos de energa.

- Lo mismo vale para las mquinas y los aparatos que nos acompaan en nuestras tareas.Caminando por la calle...RADIACIN...Y muchas ms...

LAS 4 FUERZAS QUE MUEVEN EL UNIVERSOGRAVITACIONAL

Fuente: Masa = cantidad de materia Interaccin: cuerpos dotados de masaLey de la Gravitacin Universal (Newton,1666) Por qu tenemos los pies en el suelo?F = G ______ Tendemos a caer hacia el suelo, lugar de menor energa potencialPara subir, necesitamos gastar energa:el combustible del avinPara cualquier cuerpo Cen la superficie de la Tierra TM T M CRT 2gF = g MC

LAS 4 FUERZAS QUE MUEVEN EL UNIVERSOELECTROMAGNTICADDP Fuente: carga elctrica Interaccin: con cualquier cuerpo dotado de carga elctrica (en reposo o en movimiento) o magnetismo El caso ms sencillo: la interaccin electrostticaPor qu podemos encender una bombilla?

Para que se de una corriente elctrica,es preciso mantener la Diferencia de Potencial (DDP) y, para eso, hay que gastar energa.-+e-Corriente elctricaAl cerrar el circuito, los e- vandesde el polo haca el polo +.

emisin de radiacin , sin cambios en el n de p , e- y n, pero con un cambio del nivel de energa de alguna partculaLAS 4 FUERZAS QUE MUEVEN EL UNIVERSOA nivel subatmico: DBIL: responsable del decaimiento , juega un papel fundamental en muchas reacciones de fusin; de la misma naturaleza que la electromagntica, pero con un radio de accin mucho ms reducido. Decaimientos radiactivos = emisin de partculas o de radiacin electromagntica (e.m.) por un tomo.Protn pNeutrn nElectrn e - emisin de un ncleo = 2p + 2n El resultado ser otro elemento n p con emisin de un e-

El resultado ser otro elemento

LAS 4 FUERZAS QUE MUEVEN EL UNIVERSOA nivel subatmico: FUERTE: mantiene unidos los QUARKS dentro de los protones y los neutronesSiempre han existido estas fuerzas? Teora del Big Bang FUERZAS UNIFICADAS 10 43 s10 4 sGRAVITACIONAL DBIL

ELECTROMAGNTICAFUERTE...y los p y los ndentro de los ncleos atmicos

LA FBRICA DE LA ENERGA Teora del Big Bang De la misma manera que todas las fuerzas se pueden reconducir a 4 FUERZAS FUNDAMENTALES QUE MUEVEN EL UNIVERSO,las diferentes formas de energa se pueden reconducir a 2 FORMAS PRIMARIAS: la MATERIA y la RADIACIN.E = m c 2De dnde proceden la materia y la radiacin que observamos en el Universo?Al principio fue una energa enorme e infinitamente concentrada, que no tena forma ni de materia ni de radiacin.

Materia + Antimateria Radiacin

Una nfima fraccin de segundo despus, ya existan materia y radiaciny el UNIVERSO ESTABA DOMINADO POR LA RADIACIN.

300 000 aos despus, la radiacin se desacopl de la materiay la densidad de materia super la densidad de radiacin.

Desde aquel entonces, el UNIVERSO EST DOMINADO POR LA MATERIA

...pero si nada ms hubiera ocurrido desde aquel entonces El Universo sera un lugar fro e inerte, poblado nicamente por la radiacin residual de la Gran Explosin y por materia primordial.

La observacin del Universo y la misma existencia de la vida nos dicen que: - ms materia (los elementos de los que est hecho nuestro propio mundo) ha sido sintetizada;

- ms radiaciones y de mayor energa que el dbil fondo csmico, nos llegan del Universo... una de ellas la conocemos de cerca y es la que permite nuestra existencia: la radiacin Solar. LA FBRICA DE LA ENERGA Dnde y cmo?En el interior de las ESTRELLASProceso: FUSIN NUCLEARCondicin necesaria: T ~ 10 6 10 8 K +Otras partculasRadiacin 4 p 1 ncleo He ...y as sucesivamente, todos los elementos: C, O...Ca, K ...hasta el Fe 56 En la sntesis de ncleos complejos, parte de la masa se convierte en energa, en forma de radiacin e.m. m c 2 = E

LA FBRICA DE LA ENERGA De dnde vino esa energa inicial que dio origen al Universo?Nada se crea, nada se destruye, todo se transforma

La energa total del Universo ha de mantenerse constante Ni materia ni radiacin se crean de la nada La materia se puede convertir en radiacin y viceversa bajo determinadas condiciones fsicas Materia y radiacin interaccionan constantemente:

- Los tomos absorben y reemiten radiacin de determinadas longitudes de onda, dependiendo de las condiciones fsicas a las que estn sometidos.

- Electrones frenados en campos electromagnticos pierden parte de su energa cintica en forma de radiacin.

- Cualquier cuerpo por encima del 0 absoluto emite una radiacin debida exclusivamente al su temperatura, que es lo que da la medida de la energa cintica de las partculas que lo componen; dicha radiacin es la radiacin trmica.

- Los colores que alegran nuestro mundo tambin se deben a algn tipo de interaccin entre la radiacin solar visible y las molculas de los materiales.

A T elevadsimas: Radiacin pares partcula antipartcula ...Lo que ocurra en el Universo recin nacido...

T lmite para produccin de pares e- - e+ ~ 10 9

Y puede ocurrir que la radiacin se transforme en materia?

2- ALTAS ENERGAS EN EL UNIVERSOCmo nos llega a la Tierra la energa del Cosmos?Los mensajeros del Universo Radiacin ElectromagnticaPartculasCundo hablamos de altas energas? (m) X UV IR Microondas RADIOVISIBLEAltas EnergasE = h c10 15 10 11 10 9 10 7 10 5 10 3 1 108

2- ALTAS ENERGAS EN EL UNIVERSO...Cuando la radiacin se encuentra con la materia...IRVISIBLEUV Radiacin E12000K6000K3000k?Emisin fotosfricaCules son entonces las fuentes csmicas de radiacin de altas energas?Estrella >>En una estrella normal, la radiacin producida por las reacciones de fusin interacciona con toda la materia que se interpone entre el horno termonuclear y la superficie, tardando, en estos procesos, millones de aos.

El espectro (distribucin de energa E()) de la radiacin resultante (emisin fotosfrica) depende crticamente de las condiciones fsicas de la materia que compone la estrella.

1 milln de veces la energa desprendida por una bomba atmica de masa = 2- ALTAS ENERGAS EN EL UNIVERSOFuentes de rayos La emisin de radiacin de altas energas : - Requiere condiciones muy extremas - No es de origen trmicoLas Supernovas... L max > L galaxia enteraE SN ~ 10 54 erg ~

2- ALTAS ENERGAS EN EL UNIVERSOLas Supernovas... Y sus remanentes milenariosNebulosa del Cangrejo (M1)en el visible (verde) y rayos X (azul)Explosin SN: 1054 d.C. Plsar en el corazn de M1,en rayos Cygnus Loop en VelaExplosin SN: hace unos 20.000 aosFuentes de rayos

2- ALTAS ENERGAS EN EL UNIVERSOEl misterio de los brotes de rayos (GRB) E GRB > 10 3 E SN- Distribucin casual en el cielo- Ubicacin impredecible- Frecuencia fenmeno ~ 1vez / da- Duracin y comportamiento variables- Causas desconocidas- No se ha podido observar ninguno a > rayos X

Posible clave del misterio: localizacin de la contraparte ptica para estudiar la naturaleza de la fuente.

Fuentes de rayos Acrecin de un agujero negro supermasivo en galaxias activas

2- ALTAS ENERGAS EN EL UNIVERSOFuentes de rayos EL CIELO EN LOS RAYOS

2- ALTAS ENERGAS EN EL UNIVERSOFuentes de rayos X La mayora de las fuentes de rayos presentan tambin una emisin significativa en los rayos X Centaurus A (rayos X): radiogalaxia (AGN)Cygnus A (rayos X): radiogalaxia (AGN)Plsar en Vela (rayos X)(remanente SN)

2- ALTAS ENERGAS EN EL UNIVERSOFuentes de rayos X Corona Solar - Plasma a muy bajas densidades y altsimas T.- Estructura presente en la mayora de los objetos celestes.

El misterio de la corona:

T (corona) ~10 6 KT (fotosfera) ~10 3 K

Las elevadsimas T de la corona se deben a un fenmeno llamado reconexin magntica.

Las lneas de fuerza del campo magntico solar se rompen y se abren constantemente. Pero tambin vuelven a juntarse de diferentes maneras, cambiando la topologa del campo magntico y desprendiendo una enorme cantidad de energa, en forma de calor, radiacin electromagntica dura o energa cintica. Fenmenos de acrecin en sistemas binarios Origen de la emisin X: radiacin de frenado El material que cae a velocidades muy elevadas sobre el objeto en acrecin pega un frenazo y transforma su energa cintica en radiacin e.m. dura.Sistemas de rayos X Objeto en acrecin: AN (Agujero Negro)Cataclsmicas en erupcin Objeto en acrecin: EB (Enana Blanca) o EN (Estrella de Neutrones)

2- ALTAS ENERGAS EN EL UNIVERSOLluvia coronal (rayos X)M51 : galaxia en interaccin (rayos X)Disco de acrecin Fuentes de rayos X

2- ALTAS ENERGAS EN EL UNIVERSOFuentes de rayos X Centro galctico en rayos X Actividad en galaxias normales?

2- ALTAS ENERGAS EN EL UNIVERSOPartculas de altas energasELECTRONESPARTCULAS IONESAceleradores de partculas - Campos magnticos - Frentes de choques producidos por SN - Procesos de acrecin Fuentes de partculas de altas energas - Todo fenmeno responsable de emisin de radiacin de altas energas

- La mayora de las partculas que llegan a la Tierra proceden del Sol y de SN dentro de nuestra galaxia

- Las ms energticas, aunque menos numerosas, del centro de la Va Lctea o de fuentes externas(km/s)PROTONES

3- DE LO INFINITAMENTE GRANDE A LO INFINITAMENTE PEQUEO

Lo infinitamente GRANDEcomo laboratorio para el estudio de fenmenos que no ocurren de forma naturalen la TierraLo infinitamente PEQUEOcomo laboratoriopara el estudio de fenmenos cuyas escalas espacio-temporalesexceden la posibilidadde la experimentacin directaDonde se juntan los dos universos: el Cosmos est formado por los mismos ladrillos

3- DE LO INFINITAMENTE GRANDE A LO INFINITAMENTE PEQUEODonde se juntan los dos universos: AplicacionesESPECTROSCOPA composicin qumica y estado fsico de estrellas y sistemas estelares; dinmica, presencia de campos elctricos y magnticosFSICA NUCLEAR estructura y evolucin estelar FSICA DE PARTCULAS

radiacin csmica (SN, Sol);materia oscura (dinmica de galaxias, cosmologa);reconstruccin de las fases muy tempranas del Universo (cosmologa)

LOS LADRILLOS DE LA MATERIALos ladrillos sueltos: LEPTONESLadrillos con cemento:QUARKSPartculas fundamentales que existen por separadoPartculas fundamentales siempre vinculadas por la fuerza fuerteCarga elctrica -1 0 +2/3 -1/3 NEUTRINOSELECTRN e-LEPTONES PESADOS(Tauones y Muones )

Up uCharmed cDown d Strange sTop tBottom be-3- DE LO INFINITAMENTE GRANDE A LO INFINITAMENTE PEQUEO

LOS ETERNOS FUGITIVOS : LOS NEUTRINOSMillones y millones de neutrinos procedentes principalmente del Sol, de Supernovas galcticas y originados por el impacto de rayos csmicos en la atmsfera terrestre, atraviesan la Tierra cada segundo ...sin que nos demos cuentaNo hay deteccin sin interaccinLos neutrinos son leptones de carga elctrica nula y de masa casi nula, que interaccionan muy dbilmente con la materia. La probabilidad de que interaccionen con la materia de un detector es muy baja.

La deteccin de los neutrinos es extremadamente difcil.

Difcil, pero no imposible: el juego de las probabilidades

Se utilizan superficies colectoras enormes para aumentar las probabilidades de deteccin.3- DE LO INFINITAMENTE GRANDE A LO INFINITAMENTE PEQUEO

LOS ETERNOS FUGITIVOS : LOS NEUTRINOS

Un telescopio de neutrinos para ver ms atrs en el tiempo...300 000 aos despus del Big Bang:Hasta ah nos permite ver la radiacin ms antiguaLos neutrinos podran permitirnos ver hasta los 10 primeros segundos del Universo...y mucho ms adelanteNeutrinos Materia oscura Futuro del Universo3- DE LO INFINITAMENTE GRANDE A LO INFINITAMENTE PEQUEO

FAMILIAS DE PARTCULAS e-UC STBe-MATERIA ORDINARIABARIONESDp = uudn= uddMATERIA FUGAZPARTCULAS INESTABLESMESONESPartculas secundarias producidas por rayos csmicosTienden a decaer en los respectivos Bariones.

Se reproducen en los aceleradores, en el intento de simular los primeros instantes del Universo.Reacciones nucleares(fusin, decaimientos)Reacciones qumicasCorrientes elctricasDecaimiento 3- DE LO INFINITAMENTE GRANDE A LO INFINITAMENTE PEQUEO

FAMILIAS DE PARTCULAS e-UC STBe-DFERMIONES: una gran familia donde...los gemelos no pueden estar juntosLEPTONESQUARKSBARIONESPartculas inestablesP

nEl estado de energa de cada partcula 4 nmeros cunticos.

Sus distribuciones (probabilidad de que se encuentren en una determinada zona) estadstica de FERMI DIRAC.

PRINCIPIO DE EXCLUSIN: En un mismo tomo o partcula subatmica no pueden coexistir dos fermiones con los mismos nmeros cunticos. MESONES, K, 3- DE LO INFINITAMENTE GRANDE A LO INFINITAMENTE PEQUEO

FAMILIAS DE PARTCULAS BOSONES: los mensajeros de las fuerzasSon las partculas que se encargan de transportar las interacciones (fuerzas).Siguen la estadstica de BOSE- EINSTEIN.

Cada fuerza tiene su mensajeroELECTROMAGNTICAFOTONES:partculas de luzsin masa (en reposo)E= hDBILW+W-ZLos protagonistasde la radiactividadFUERTEGLUONES:8 diferentes pegamentospara los quarks y paraprotones y neutrones en los ncleosGRAVITACIONALGRAVITONES?3- DE LO INFINITAMENTE GRANDE A LO INFINITAMENTE PEQUEO

Una idea extravagante... Dirac predijo la existencia de la antimateria en 1928, a la luz de las teoras de la Mecnica Cuntica (Nobel 33).

...pero no absurda...

La prueba de la existencia de la antimateria: Simulaciones en aceleradores de partculas

1932 deteccin del primer positrn (electrn positivo e+) 1955 el primer antiprotn y 1 ao despus, el primer antineutrn

1965 el primer antincleo de antihelio

1981 (CERN) la energa liberada por la aniquilacin de materia y antimateria es >> que la nuclear

1996 (CERN) se sintetiza el primer antitomo de antihidrgeno

1991 (NASA) el satlite CGRO (Compton Gamma Rays Observatory) descubre una nube de positrones que atraviesa el centro de nuestra galaxiaAL LMITE DE LA CIENCIA FICCIN: LA ANTIMATERIA3- DE LO INFINITAMENTE GRANDE A LO INFINITAMENTE PEQUEOe+e -

AL LMITE DE LA CIENCIA FICCIN: LA ANTIMATERIAUna naturaleza simtrica...Toda partcula fundamental tiene su antipartcula exactamente igual, pero de carga elctrica opuestaCarga elctrica -1 +1 0 +2/3 -2/3 -1/3 +1/3e-e+ e- e+LEPTONES Y ANTILEPTONESQUARKS Y ANTIQUARKSuAnti-u Anti- Anti- Anti- Anti- dAnti-d cAnti-c sAnti-s tbAnti-t Anti-b BARINICANO BARINICA3- DE LO INFINITAMENTE GRANDE A LO INFINITAMENTE PEQUEO

AL LMITE DE LA CIENCIA FICCIN: LA ANTIMATERIAHasta qu punto es simtrica la Naturaleza?p= uudn= uddAnti-p= Anti (uud)Anti-n= Anti (udd)tomoAnti- tomoFlorAnti-FlorGALAXIASANTI- GALAXIAS3- DE LO INFINITAMENTE GRANDE A LO INFINITAMENTE PEQUEO

AL LMITE DE LA CIENCIA FICCIN: LA ANTIMATERIALa asimetra de la existenciaPodra existir un anti-Universo hecho de antimateria?No se ha encontrado rastro de antimateria en la Tierra.

El encuentro de una persona con su anti-persona sera absolutamente destructivo para ambos...

Slo se ha producido antimateria a nivel subatmico y atmico, en los aceleradores. Nunca se han producido ni detectado anti-tomos ms complejos que el helio o anti-molculas.Nunca se han encontrado galaxias de antimateria, slo se ha detectado: en La Va Lctea, una nube de positrones cuyo origen queda incgnito.Si al principio las simetras eran perfectas, por qu gan la materia?Durante los primeros 10 - 4 segundos de vida del Universo se creara un pequeo exceso de materia respecto a la antimateria.Ese nfimo exceso de materia sobrevivida a la aniquilacin es la semilla de las estructuras que observamos en nuestro universo. Azar?3- DE LO INFINITAMENTE GRANDE A LO INFINITAMENTE PEQUEO

LA ENERGA DEL SOL4 - DE LO INFINITAMENTE PEQUEO A LO INFINITAMENTE GRANDEIRVISIBLEUVRAYOS XMICROONDASRADIOPARTCULASLa luz visible y el calorpermiten la existenciade la vida ......pero eso no es lo nico que nos llega de nuestro Sol...

4 - DE LO INFINITAMENTE PEQUEO A LO INFINITAMENTE GRANDELA CARA MS ENERGTICA DE NUESTRO SOLEl horno nuclearEn el interior del Sol a cada segundo: - Las reacciones nucleares transforman 5x 106 T de materia en energa

- Cantidad de energa liberada por segundo > que la consumida en toda la Historia de la Humanidad

- La energa es liberada en forma de:T~107 KRadiacin Interacciona con la materiaEl resultado de esas interacciones en una emisin fotosfrica que presenta un espectro continuocon mximo de emisin en el visible.NO Interaccionan con la materiaSe detectan < de los esperados por el balance de las reacciones nucleares.

Transiciones entre diferentes tipos de ? NO olvidemos que:

el Sol es una estrella absolutamente NORMAL.

NO es ninguna fuente poderosa de radiacin o de partculas de altas energas.

...pero lo es para nosotros, debido a su CERCANA.

Neutrinos

4 - DE LO INFINITAMENTE PEQUEO A LO INFINITAMENTE GRANDELA CARA MS ENERGTICA DE NUESTRO SOL106 kmT ~2 x 10 6 K d ~d (vaco de laboratorio)

- Dbil emisin visible - Fuerte emisin UV, X, e- acelerados La intensidad vara a lo largo del ciclo de actividad. La corona

Plasma en condiciones muy extremas: XUVe- aceleradosEl viento solar- Prolongacin de la corona que se extiende hasta los confines del Sistema Solar

- Flujo de e- y p acelerados por campo magntico del Sol

- En la Tierra medimos: v ~300-700 km/s d~ 6 partculas/ cm3

- Tiempo necesario para alcanzar la Tierra: 15 min 72 h

- Intensidad de flujo: dependiente del actividad solar

4 - DE LO INFINITAMENTE PEQUEO A LO INFINITAMENTE GRANDELA CARA MS ENERGTICA DE NUESTRO SOLLos escudos de la Tierra SOLSN RadiacinPartculasCINTURONES MAGNTICOSATMSFERA Y CAPA DE OZONO

4 - DE LO INFINITAMENTE PEQUEO A LO INFINITAMENTE GRANDELA CARA MS ENERGTICA DE NUESTRO SOLLos talones de Aquiles de la TierraLos polos son los puntos dbilesdel caparazn magntico ...

...gracias a ello, la Naturalezanos puede ofrecer este espectculo El otro punto dbil: el agujero en la capa de ozono

La mano del Hombre: el mayor responsable del deterioro de la coraza de proteccin contra la daina radiacin UV

4 - DE LO INFINITAMENTE PEQUEO A LO INFINITAMENTE GRANDELA CARA MS ENERGTICA DE NUESTRO SOLLos talones de Aquiles de la TierraEmisin en rayos X en el polo Norte terrestredebida al viento solar

4 - DE LO INFINITAMENTE PEQUEO A LO INFINITAMENTE GRANDELA RADIACIN CSMICA Todo empez con un vuelo en globo

Ya se haban descubierto los rayos X y la radiactividad natural cuando...

1903: se descubre la ionizacin del aire. 1910: un electroscopio subido a la Torre Eiffel mide ms radiactividad. 1911: Victor Hess vuela en globo hasta los 5000m de altura, donde la radiacin era mucho ms intensa que al nivel del mar intuy que: la radiacin deba ser de origen csmico (Nobel de Fsica 1936).

Hoy sabemos que:

- Del espacio nos llega una enorme cantidad de partculas procedentes de objetos que protagonizan fenmenos de altas energas.

- Por la cercana, la mayora de esas partculas proceden del SOL y de Supernovas dentro de nuestra galaxia, aunque partculas de energas elevadsimas nos lleguen tambin de AGN o GRB.

- De la misma manera, el flujo ms intenso procede del SOL, especialmente en los perodos de mxima actividad.

- Parte de la radiacin csmica primaria (p, e-, ncleos y otros ncleos ms pesados), queda atrapada en los cinturones magnticos.

- Las partculas ms energticas que logran penetrar reaccionan con los tomos de la alta atmsfera, produciendo cascadas de partculas secundarias.

4 - DE LO INFINITAMENTE PEQUEO A LO INFINITAMENTE GRANDELA RADIACIN CSMICAPartculas de masa nulaLa idea ms comn : SEPARACINRADIACIN ONDAAlgo abstracto, totalmente evanescente

PARTCULA CORPSCULOAlgo tangible, dotado de masa, por pequea que seaDefinicin de rayo csmico restringida a partculas de masa finitaPero: MECNICA CUNTICA(Dualidad onda-corpsculo)La radiacin e.m. est hecha de PARTCULAS DE MASA NULA llamadas FOTONESRELATIVIDADLa masa de un cuerpo NOes absoluta sino que aumentaa v prximas a cPara la radiacin csmica, estamosen rgimen relativistaLo que define la RADIACIN CSMICA es un RANGO DE ENERGA (VHE = Very High Energy) independientemente de que se trate de:

- partculas dotadas de masa (p, e-, iones) aceleradas a v prximas a c - fotones de radiacin e.m. dura ( y an ms energtica)

LA RADIACIN CSMICACmo atrapar la radiacin csmica?Requisitos1) Posibilidad de recibir la informacin2) CantidadFiabilidad de la informacin3) CalidadNEUTRINOSDbil interaccin difcil deteccinEstamos sometidos a un bombardeo constante de millones y millonesNos llegan de la fuentesin perturbacionesPARTCULAS CARGADAS p , e- , IONESLa mayora son desviadas por los cinturones magnticos de la TierraDesviadas por campos magnticos: del Sol y extrasolares imposiblelocalizar la fuentePosible alternativa: observacin desde el espacioDificultad: coste de misiones espaciales4 - DE LO INFINITAMENTE PEQUEO A LO INFINITAMENTE GRANDE

LA RADIACIN CSMICACmo atrapar la radiacin csmica?1) Posibilidad de recibir la informacin2) CantidadFiabilidad de la informacin3) CalidadFcilmente detectablesAfortunadamente,la atmsfera absorbe la radiacin de alta energaComparablecon la obtenidapor los dems detectores de fotones FOTONESALTA ENERGA =RADIACIN CSMICANEUTRAPosibles soluciones: - Satlites Dificultad: coste- Deteccin en Tierra de la radiacin csmica secundaria LO QUE SE DETECTA SON LAS PARTCULAS SECUNDARIAS PRODUCIDASPOR EL IMPACTO, EN LAS CAPAS ALTAS DE LA ATMSFERA, DE LOS FOTONESALTAMENTE ENERGTICOS DE LA COMPONENTE NEUTRA DE LARADIACIN CSMICA.4 - DE LO INFINITAMENTE PEQUEO A LO INFINITAMENTE GRANDE

LA RADIACIN CSMICAUn fotn VHE impacta en la alta atmsferaSe generan partculas secundarias inestables que producen una reaccin en cadenaSe crea una cascada de partculas secundariasair shower Decenas de kmLas partculas alcanzan v > c (en el medio!) emitiendo una radiacin caracterstica:RADIACIN CHERENKOV Visible-UV Fcilmente detectable Cascadas de partculas4 - DE LO INFINITAMENTE PEQUEO A LO INFINITAMENTE GRANDE

LA RADIACIN CSMICADetectores Cherenkov4 - DE LO INFINITAMENTE PEQUEO A LO INFINITAMENTE GRANDEEl antiguo HEGRA High Energy Gamma Rays Array

Observatorio del Roque de los Muchachos,La Palma, Islas CanariasMAGICHEGRAEl nuevo MAGICMajor Atmospheric Gamma Rays Imaging Cherenkov Detector

Observatorio del Roque de los Muchachos, La Palma, Islas Canarias

...coge el relevo...

LA RADIACIN CSMICAQu objetos estudiamos en el rango VHE?

- AGN: mecanismo de produccin de energa presencia de un agujero negro supermasivo en galaxias normales?

- Remanentes de SN

- GRB

- Identificacin de fuentes en el gap entre el rango de energa cubierto por los detectores Cherenkov y el de los satlitesTienen los rayos csmicos algo que ver con las nubes ? Impacto de rayos csmicos y cascadas de aire

Equilibrio de la atmsfera

Formacin de nubes altasEquilibrio trmico del Planeta4 - DE LO INFINITAMENTE PEQUEO A LO INFINITAMENTE GRANDE

UNIVERSO DEFIN