El piano cósmico, la música del universo

Científicos de la BUAP consiguen detectar partículas elementales... y escucharlas

Arturo Fernández y Guillermo Tejeda, investigadores de Ciencias Físico Matemáticas y de Electrónica, respectivamente, crearon un dispositivo para detectar partículas cósmicas y las hacen presentes en sonido y luz

Xavier Rosas | Paco Coca

@wachangel | @pacococa

¿Alguna vez te has preguntado a qué suena el universo? Un grupo de científicos de la BUAP ha logrado convertir en música las partículas que caen en nuestro planeta, para escucharlas en un piano cósmico.

“El sol está irradiando, expulsando energía en forma de radiación, es lo que comúnmente llamamos luz; pero no solamente expulsa eso, también expulsa neutrinos, electrones, mones, protones que logran llegar acá. El sol es una fuente muy grande de rayos cósmicos”, explica el doctor Arturo Fernández Téllez, investigador de la facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la BUAP, creador, junto con el doctor Guillermo Tejeda, del piano cósmico.

En busca de las partículas elementales

“El hombre desde que lo es, se ha preguntado en dónde está, cómo es que llegamos o estamos en esta etapa de la evolución y hacia dónde vamos”, el piano cósmico, de alguna manera, responde tales cuestionamientos puesto que la música que produce es resultado de la detección de partículas elementales que convierte en sonido.

En física se llama partículas elementales a los constituyentes elementales de la materia, se trata de partículas que no están integradas por partículas más pequeñas.

“Son partículas tan pequeñas que interactúan muy débilmente con la materia, por lo que necesitamos crear dispositivos para poder hacer otra su presencia. Estos detectores se llaman detectores de centelleo, que funcionan de la siguiente manera: cuando una partícula viene del espacio e interactúa con la atmósfera produce un montón de partículas más: imagínese que una estrella expulsa materia con una energía tremendamente grande, esa materia en forma de partículas logra llegar a nuestro planeta, que está rodeado de un gas llamado atmósfera, ese gas está formado por moléculas de nitrógeno y de hidrógeno, cuando llega la partícula cósmica –eso que expulsan las estrellas- a la tierra e interactúa con las moléculas de aire que forman la atmósfera, las destruyen y producen lo que llamamos una cascada de partículas que se convierte en electrones, mones, fotones”.

Al encender el aparato –formado por ocho cajas plásticas y transparentes conectadas a un “cerebro”, y cada una conectada a un foco-, un sonido similar al de la música electrónica de finales de los 70’s inunda el salón, no hay una melodía reconocible porque el universo se gobierna por el azar y es imposible predecir el comportamiento de los elementos que lo componen. Ocho focos de colores se encienden para indicar que los sensores han detectado una de las mencionadas partículas.

“En esta área de la física queremos entender cuál es la situación del universo usando instrumentos que detectan partículas elementales. Queremos tratar de entender lo que pasa en el universo usando instrumentos de medición como éstos y, dado que es muy especializado lo que hacemos, queremos darlo a conocer a la gente para acercarla a lo que estudiamos: así es como nació el concepto del piano cósmico.

“Se le llama piano porque como se puede apreciar tenemos ocho teclas; se le llama piano porque produce música, produce sonido, y cósmico porque estamos detectando partículas que vienen del cosmos.

“La naturaleza está formada por entes básicos, muy pequeños, elementales, que forman todo lo que conocemos a nuestro alrededor. Hoy en día sabemos que esas partículas elementales son de seis tipos”, nos detalle el doctor Fernández Tellez.

Colaboración con el CERN

Actualmente, el doctor Guillermo Tejeda, quien participó en la entrevista mediante una videollamada, realiza su postdoctorado en Suiza en las instalaciones de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), donde se encuentra el aparato que podría cambiar la forma en que entendemos la física, el LHC o Largo Colisionador de Hadrones, un proyecto multinacional que ha despertado el interés de la comunidad científica alrededor del mundo.

En 2004, estos dos científicos de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) iniciaron el desarrollo de este tipo de dispositivos, exhibiendo el piano cósmico con éxito en el CERN Open Day, una feria científica que se realiza cada cuatro años y que reúne a científicos reconocidos de talla mundial.

“Si les mostráramos cómo eran los primeros diseños, por supuesto que funcionaban y cumplían con el objetivo, pero eran aparatos tremendamente grandes, pesados y usaban alto voltaje; era peligroso para su manipulación. Esta última versión la presentamos en un congreso que se llama ESOF, en Torino; junto con otros participantes y exhibiciones el doctor Guillermo y yo, y fue un éxito. Sobre todo para los niños, para la gente que tiene curiosidad. En la Noche de las Estrellas en abril de este año, ellos –los estudiantes que colaboran actualmente en el proyecto del Piano Cósmico- lo presentaron y fue uno de los stands más visitados”.

En 2008 regresaron con una versión del Piano Cósmico “más parecida a la actual”, apoyados por un grupo de jóvenes estudiantes de electrónica. Esta colaboración los llevó a ser parte del experimento llamado Alice –acrónimo de A Large Ion Collider Experiment-, donde construyeron un subdetector de partículas llamado Acorde desde cero, que hasta la fecha se utiliza para analizar datos tanto de rayos cósmicos como de colisión de protones contra protones a las energías del LHC

¿Qué detecta el piano cósmico?

“Las partículas que registramos con el piano cósmico son partículas con una energía considerablemente grande, capaces de cruzar de pasar por este medio (los sensores contenidos en cajas), que es sólido, tipo plástico, con la particularidad de que cuando pasa una partícula suficientemente energética produce un destello de luz, que es captada por unos sensores que se llaman APD”.

La electrónica que hicieron los estudiantes que ayudaron al perfeccionamiento del piano cósmico sirve para convertir la luz que se produce en el plástico en información digital, que a su vez se envía a través de cables al cerebro del piano cósmico; en esa parte ya es posible manipular mediante circuitos electrónicos la información que envía cada uno de estos detectores y produce luz y sonido cada vez que se registra el paso de una partícula.

«Nuestro interés con este tipo de dispositivos es que la gente, una persona que no necesariamente sea estudioso de las ciencias exactas, pueda entender qué significa una partícula elemental y cómo nosotros los dedicados a la física de partículas registramos su presencia», Arturo Fernández, investigador de la BUAP.

Las partículas cósmicas llegan a todas partes de la tierra. Mientras usted está leyendo este texto, ha sido atravesado por montones de electrones, neutrinos y mones –digamos que un mon por centímetro cuadrado por segundo-; para ellos todos somos invisibles, como son muy poco interactuantes y pequeñas no es posible percibirlas.

El piano cósmico está afinado en DO, para ver si se registra un patrón, “eso es lo que andamos buscando porque podría suceder que alguien nos esté enviando un mensaje desde el exterior, pero no lo hemos descubierto, no lo hemos registrado y no tenemos la convicción de que eso pase”.

“Nosotros los físicos, los científicos que trabajamos en esta área de la ciencia hemos estudiado con mucha profundidad lo que nos envían estos astros de los objetos estelares para tratar de entender cuál es la actividad que se desarrolla ahí en las estrellas, qué edad tienen, cuál es la composición química de estos objetos astrofísicos, con diferentes instrumentos”, concluye el doctor Fernández mientras escuchamos un concierto de partículas cósmicas que atraviesan el universo incasablemente.