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Presentacin de PowerPoint

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Title: Presentacin de PowerPoint


1
Qué son los rayos cósmicos
Arnulfo Zepeda, CINVESTAV
La Paz, Bolivia Agosto 16, 2004
2
Indice
  • Qué son los rayos cósmicos
  • Historia sobre los rayos cósmicos
  • Instrumentos
  • En dónde se producen?
  • Eventos ultra energéticos
  • El Observatorio Pierre Auger
  • Observatorio de Chacaltaya
  • Experimentos del futuro

3
QUE SON????
4
Qué son los rayos cósmicos?
  • Los rayos cósmicos son partículas que bombardean
    la Tierra
  • constantemenete. La mayoría son núcleos de
    átomos, electrones, gammas, o neutrinos.

5
El átomo y las partículas subatómicas
6
El hombre se ha preguntado durante largo tiempo
  • De qué está hecho el mundo?
  • Qué lo mantiene unido?

7
Los cuatro elementos
  • En la antigüedad el hombre pensaba que el
    mundo está compuesto por cuatro elementos

Hoy en día sabemos que existe algo más
fundamental que tierra, agua, aire, y fuego...
8

EL ÁTOMO
- Idea Demócritus, 400 AC - Siglo XIX, renace
la idea con los trabajos de Proust, Dalton y
otros. - El hecho que los átomos puedan ser
categorizados de acuerdo a las similitudes
químicas de los elementos (como se hace en una
tabla periódica), sugerió que los átomos no son
fundamentales.
9
  • John Dalton El átomo es la unidad básica e
    indivisible de cada elemento químico y, por
    tanto, de la materia.

Estamos hechos de átomos!
Pequeños e indivisibles
10
El átomo
  • Dalton
  • Atomos de distintos elementos tienen diferentes
    pesos.

11
Radioactividad
  • En 1896 Henri Becquerel descubrió que ciertas
    sales de uranio emiten partículas. A este
    proceso se le dio el nombre de "radiación.
    Pronto se estableció que se trata de la
    transmutación de un elemento a otro y el proceso
    se refirió como decaimiento radioactivo".

Agosto 16, 2004 A. Zepeda
12
Descubrimiento del electrón (1897).
Tubo de Crookes.
Lámpara de Neón.
13
J.J. Thompson
Se desvían al acercar un imán!
14
J.J. Thompson
Electrones
Son partículas pequeñas de carga negativa
Los electrones son partículas arrancadas del
átomo!
15
Descubrimiento del núcleo atómico (1911).
Qué más tiene el átomo dentro ?
Cómo están distribuidos los electrones en el
átomo?
E. Rutherford
?
16
Tipos de radioactividad
  • Mientras tanto se estableció que hay tres tipos
    de radioactividad, o sea tres tipos de partículas
    que se emiten en este proceso
  • Alpha (a), muy pesada de carga doble positiva
    (He).
  • Beta (b), liviana de carga negativa (e).
  • Gamma (g), neutra.

17
Ideas sobre el átomo
  • Alrededor de 1900, se pensaba que los
    átomos son pequeñas esferas .
  • Un experimento determinó que los átomos
    tienen un núcleo positivo denso y una nube de
    electrones.

18
Experimento de Rutherford
  • En 1909 Rutherford examinó la validez de las
    teorías sobre la estructura del átomo en su ahora
    famoso experimento de la lámina de oro.

19
Se esperaba
  • Se suponía que los átomos son esferas
    neutras permeables. Se esperaba que las
    partículas a, cargadas, y de alta energía, no
    tendrían problema para atravesar unos pocos
    átomos. Las partículas a deberían continuar su
    trayectoria en línea recta, a través de la lámina
    de oro, y dejar una pequeña región de la pantalla
    posterior, cubierta de puntos.

20
Resultados
  • Para sorpresa, aparecieron unos pocos puntos
    dispersados cerca del frente de la pantalla.
  • Por lo tanto el átomo
  • tiene NUCLEO.

21
Vista a nivel atómico de la lámina de oro
Atomo
Núcleo pesado con carga positiva
22
Neutrón
  • En 1932 se descubrió el neutrón, y se le
    identificó como componente del núcleo, y asi
    quedó configurada la idea moderna sobre el átomo.

23
Atomo moderno
24
Los protones y los neutrones también son
compuestos!
  • En la decada de los 1960 se descubrió que los
    protones y los neutrones no son fundamentales,
    están compuestos por partículas más fundamentales
    llamadas quarks.

Ahora se piensa que los quarks y los electrones
SON fundamentales.
25
(No Transcript)
26
Decaimiento b y el neutrino
  • Para poder entender uno de los tres tipos de
    radioactividad, aquel en el que se emiten
    partículas b, fue necesario postular la
    existencia de otra partícula, el neutrino. Esta
    partícula no tiene masa, es neutra y
    prácticamente no interacciona con el resto de la
    materia. En la década de 1950 se estableció
    experimentalmente la existencia real del
    neutrino.
  •  

27
SIMULACION DE UNA CASCADA PRODUCIDA POR UN RAYO
COSMICO
28
HISTORIA
29
Victor Hess
  • 1912. En un globo
  • subió a una altura de 5,000 metros y descubrió
    una radiación penetrante proveniente del espacio
    exterior.

30
Robert Millikan
  • 1932. Segun él esta radiación está
    constituida por rayos g, de allí el nombre "rayos
    cósmicos''. Pero fue creciendo la evidencia que
    los rayos cósmicos son, en realidad, en su
    mayoría, partículas cargadas.

31
1933. Con su cámara de niebla descubrió en los
rayos cósmicos el positrón, la primera muestra de
antimateria.
Carl Anderson
32
1937. Seth Neddermayer y Carl Anderson
descubrieron en los rayos cósmicos la partícula
llamada muón. El positrón y el muón fueron los
primeros de una serie de partículas subatómicas
descubiertas usando los rayos cósmicos
33
Pierre Auger
  • 1938. Con detectores colocados a muchos metros
    de separación, hasta 300, registró la llegada
    simultánea de partículas. Descubrió así los
    chubascos extendidos.

34
INSTRUMENTOS
35
(No Transcript)
36
Contador Geiger
37
Con qué vemos
?
38
CERN
39
Chorros de hadrones formados por quarks
Laboratorio Cern, Europa
40
(No Transcript)
41
Enorme energía
  • Auger concluyó que había observado chubascos
    con energía de 1015 eV, diez millones de veces
    más alta que cualquier energía alcanzada antes en
    el laboratorio

42
(No Transcript)
43
Algunos descubrimientos en aceleradores
  • SLAC y Brookhaven quark charm
  • SLAC leptón tau
  • Fermilab quarks bottom y
    top
  • CERN bosones W y Z

44
Técnicas de detección de rayos cósmicos
45
De dónde vienen?
46
La fuente de rayos cósmicos más cercana a la
Tierra, E lt 1 GeV
47
El Sol y otros objetos emiten rayos cósmicos.
48
Supernovas
49
Fuente de rayos cósmicos de baja energía
Los rayos cósmicos de baja energía que llegan a
la Tierra provienen de algún sitio dentro de
nuestra galaxia, la Vía Láctea. E lt 1015 eV
50
POSIBLES FUENTES DE RAYOS CÓSMICOS DE ALTA
ENERGÍA
51
Possible sources of high energy cosmic rays
52
LOS ULTRA ENERGETICOS!!
53
(No Transcript)
54

El misterio de los rayos cósmicos ultraenergéticos
  • No sólo se puede estudiar las partículas
    usando aceleradores terrestres, el universo nos
    brinda también un laboratorio natural.
  • Algo en el cosmos está lanzando partículas a
    energías increibles por el universo.
  • Nadie sabe que son, de donde vienen y cómo
    alcanzan semejantes energías.

De donde sea que provengan, estas partículas
guardan secretos del universo, debido al misterio
de sus enormes energías.
55
Directores del Observatorio Pierre Auger
James Cronin (Universidad de Chicago, Estados
Unidos) Alan Watson (Universidad de Leeds, Reino
Unido)
56
Alrededor de 250 físicos de más de 30
instituciones y 13 países participan en este
proyecto
  • .
  • Países participantes
  • Alemania, Argentina, Australia, Brasil,
    Eslovenia, España, Estados Unidos, Francia,
    Italia, México, Polonia, Reino Unido, República
    Checa.

57
Objetivo General
  • Entender el origen y naturaleza de los rayos
    cósmicos ultra energéticos.

58
UBICACION GEOGRAFICA DEL OBSERVATORIO PIERRE
AUGER
Hemisferio Norte Condado de Millard Utah,
Estados Unidos
Hemisferio Sur Pampa Amarilla. Provincia de
Mendoza Argentina
59
Campo de Observación del Auger
El cielo visto por los observatorios, Hasta 600
de distancia cenital máxima. Norte ? rojo, Sur ?
verde
60
(No Transcript)
61
Pampa Amarilla
62
(No Transcript)
63
Detector de Superficie
64
FUNCIONAMIENTO DEL DETECTOR DE SUPERFICIE
65
Detector Cherenkov
66
Plano del edificio del detector de
Fluorescencia.
Prototipos
Espejos
Camara con 440 PMT
Ventanas y filtros
67
Malargüe - Mendoza
Pampa Amarilla
  • Aire muy puro
  • 3000 km2 de superficie plana
  • Altura de 1200 a 1400 msnm

68
Edificio de FluorescenciaLos Leones
Inaugurado el 13 de Enero de 2001 - Financiado
por la Provincia de Mendoza
69
Telescopio de Fluorescencia
Diafragma
Fototubos
Espejos
70
(No Transcript)
71
Edificio de Fluorescencia Coihueco
Inaugurado el 25 de Abril de 2002 - Financiado
por la Universität Karlsruhe (Alemania)
72
Detectores a 1500 metros de separación
73
Ensamblado de Detectores
74
(No Transcript)
75
Instalación de Detectores
76
(No Transcript)
77
Detectores de Superficie Instalados Actualmente
Alarm - Warning - Running well - Not sending data
  
78
(No Transcript)
79
(No Transcript)
80
AMANDA (Polo Sur)
81
South Pole
Dark sector
Skiway
AMANDA
Dome
IceCube
82
Orbiting Wide-angle L ight-collectors (OWL)
83
(No Transcript)
84
(No Transcript)
85
Localización
  • Sobre la montaña de Chacaltaya, cerca de La Paz.
  • Altitud 5,220 m sobre el nivel del mar,
    correspondiente a 540g/cm2.
  • Su posición en el sur (160 de latitud sur) es
    importante para observar una parte del cielo que
    no está bien analizada por los observatorios del
    hemisferio norte, sobre todo en el tema de la
    astronomía con rayos g.
  • Chacaltaya es el laboratorio más alto en el mundo
    funcionando continuamente.
  • Ideal para detectar chubascos de energías entre
    10 y 50 TeV ya que estos alcanzan su desarrollo
    máximo a esta altura.

86
(No Transcript)
87
A nivel del mar, cada minuto nos atraviesa un
muón vertical por cm2.
88
! Cada segundo 5 millones de neutrinos solares
atraviesan un cm2 de nuestro cuerpo
89
FIN
90
Páginas Web
http//www.auger.org http//www.fis.cinvestav.mx/
auger/ http//www.fcfm.buap.mx/Auger/ http//ww
w.auger.unam.mx/ http//www.auger.org.ar/argentina
/material.shtml Material que se encuentra en
Physics and Astrophysics of Ultra High Energy
Cosmic Rays Rayos Cósmicos Ultra Energéticos
Una Ventana al Universo Las Partículas
Elementales y el Universo
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