Arreglo experimental para la detección de chubascos cósmicos

Cuando una partícula de rayos cósmicos de ultra alta energía se adentra en la atmósfera de la Tierra, colisiona con un núcleo atómico como el nitrógeno y el oxígeno, y produce múltiples partículas secundarias. Estas partículas secundarias a su vez chocan con núcleos atómicos en la atmósfera y producen otras partículas nuevamente. Varias repeticiones de este proceso forman una extensa cascada de partículas secundarias, que llueve en el suelo con una forma plana. Esta cascada de partículas se llama chubasco cósmico. Una partícula primaria de rayos gamma también induce un chubasco a través de reacciones electromagnéticas en la atmósfera. Usando una serie de detectores en el suelo para observar las partículas de los chubascos cósmicos, podemos medir la energía y la dirección de llegada de la partícula primaria de rayos cósmicos que indujo el chubasco, en función de la distribución de las densidades de partículas y los tiempos registrados por los detectores. El sitio experimental es una meseta ubicada a 4,740 m sobre el nivel del mar a mitad del monte Chacaltaya, Bolivia. La altitud de este sitio corresponde a la profundidad atmosférica donde un chubasco se encuentra con su máximo desarrollo. Estamos planeando observar continuamente rayos cósmicos y rayos gamma de ultra alta energía con el arreglo experimental de chubascos de ALPACA, actualmente diseñado como un conjunto de 401 detectores de partículas de superficie que cubren el área de 83,000 m\(^2\).

Vista esquemática del diseño actual de todo el observatorio ALPACA. Pequeños cuadrados negros, 401 en total, son detectores de partículas de superficie de 1 m\(^2\) que componen el arreglo experimental de chubascos de ALPACA.

La foto muestra el arreglo expermimental de detección del experimento Tibet ASγ, ubicado en una montaña en el Tíbet a una altitud de 4.300 m.
Crédito de la imagen: Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos, Universidad de Tokio.