Proyectos Universitarios
Ampliación del registro continuo de rayos cósmicos en México y estudios relacionados con la actividad solar
José Francisco Valdés Galicia
Instituto de Geofísica
Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

Datos curatoriales

Nombre de la colección

Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT)

Responsables de la colección

Ing. César Núñez Hernández; L.I. Ivonne García Vázquez

Colección asociada

@collection_name_full1@

Responsables de la colección asociada

@collection_responsible@

Dependencia

Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA)

Institución

Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)

Identificador único (URN)

DGAPA:PAPIIT:IN114612

Datos del proyecto

Nombre del proyecto

Ampliación del registro continuo de rayos cósmicos en México y estudios relacionados con la actividad solar

Responsables

José Francisco Valdés Galicia

Año de convocatoria

2012

Clave del proyecto

IN114612

Dependencia participante

Instituto de Geofísica

Palabras clave

@keywords@

Área

Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

Disciplina

Ciencias de la tierra

Especialidad

Ciencias espaciales

Modalidad

a) Proyectos de investigación

Síntesis

En Ciudad Universitaria opera desde hace 21 años un monitor de neutrones NM64 que detecta rayos cósmicos secundarios. Sus registros se publican en tiempo real en la página del Observatorio de Rayos Cósmicos (www.cosmicrays.unam.mx), existe también una base de datos desde 1997. Se diseñó un nuevo sistema de adquisición de datos mas versátil y funcional que el actual. A este nuevo sistema se podrán incorporar los registros del Telescopio de Muones del Observatorio, un detector complementario al NM64. El diseño del DAQ sirvió como tesis de licenciatura en Ingeniería Eléctrica._x000D_ Las partículas solares de eventos explosivos llegan a la Tierra cuando las condiciones electromagnéticas son propicias. El campo geomagnético y la atmósfera terrestre constituyen obstáculos para observarlas en la superficie terrestre. El campo geomagnético impone umbrales energéticos en cada punto del globo terráqueo. Umbrales bajos en los polos y altos en el ecuador geomagnético. La Ciudad de México tiene un umbral alto, 8.2 GV, útil para determinar la máxima capacidad de aceleración del Sol. Como parte de una tesis doctoral, se desarrollaron métodos para identificar posibles señales solares en períodos de eventos GLEs (Ground Level Enhancements). Con éstos se podrán analizar registros de monitores de baja latitud, para encontrar/descartar señales solares e inferir la energía máxima alcanzada por las partículas producidas en el evento._x000D_ Para deducir las características importantes de la aceleración del Sol en eventos de partículas energéticas cargadas, es necesario demodular las señales que obtenemos en Tierra o a bordo de satélites, estimando las condiciones del Sol y del el medio interplanetario. En los eventos de mayor energía, el Sol emite también neutrones. Ellos llegan directamente a la Tierra, traen consigo información prístina de la fuente, son un elemento clave para la comprensión del fenómeno. Para detectar neutrones solares en la superficie terrestre son necesarios sitios de montaña y cercanos al ecuador geomagnético._x000D_ Existe una red de siete Telescopios de Neutrones Solares (TNS). Uno opera en el volcán Sierra Negra, Puebla. Este proporcionó información crucial en el evento de neutrones solares del 7 sep 2005, que ha servido para publicaciones, tesis de licenciatura y posgrado (ver referencias). En los grandes eventos que se esperan en el ciclo solar 24, el TNS de Sierra Negra jugará un rol importante. La labor requerida por el Observatorio de Sierra Negra fomentará una mayor formación de recursos humanos especializados, pues se planea agregar un detector más al sitio. Actualmente opera ya en Sierra Negra un prototipo, basado en barras de plástico centellador). El Súper Telescopio Centellador de Rayos Cósmicos (STCRC) será instalado próximamente en Tonanzintla, Puebla, para entender su funcionamiento y probar todos los sistemas electrónicos asociados. El STCRC será un detector único en el mundo._x000D_ El registro continuo de la intensidad de la radiación cósmica tanto en CU, DF, como en Sierra Negra, proporcionará bases sólidas para hacer contribuciones originales en al menos los siguientes campos: modulación solar de rayos cósmicos en una región del espectro donde existen pocos registros (8 a 50 GV), potencia máxima del Sol y posible presencia de neutrones en eventos extremos, efectos de la atenuación causada por la atmósfera terrestre (hay 2000m de diferencia en altura entre los dos Observatorios)._x000D_

Contribución

_x000D_ Continuar los registros de intensidad de rayos cósmicos en México resulta clave para la comunidad mundial. La medición continua de la intensidad de la radiación cósmica en la superficie de la Tierra es hoy día una preocupación fundamental de la comunidad mundial que investiga estos fenómenos. Financiados por Estados Unidos, la Unión Europea y Japón, se han organizado diversos consorcios internacionales para asegurar un funcionamiento adecuado de un número suficiente de estaciones distribuidas alrededor del mundo (Kubawara et al, 2006, Bieber et al., 2004, http://venus.obspm.fr/previ/NMDB/nmdb_hom.htm, Nakano et al 2011). Asegurar la continuidad de los registros históricos de la intensidad de rayos cósmicos sobre la Tierra sería ya razón suficiente para participar en este esfuerzo, puesto que con ello se mantendrían series históricas cuyas variaciones están principalmente determinadas por la actividad del Sol, y por tanto contienen información importante sobre los fenómenos de la actividad de nuestra estrella, los cuales ciertamente tienen elementos comunes con los que producen rayos cósmicos de mayores energías en entornos astrofísicos similares. Las manifestaciones activas de nuestra estrella inducen modificaciones del plasma heliosférico que pueden ser estudiadas mediante el análisis de las variaciones en la intensidad de los rayos cósmicos; ellos también nos proveen de claves para entender procesos de transporte y aceleración en escenarios comparables en nuestra galaxia o fuera de ella. La situación geográfica en bajas latitudes y con sitios elevados sobre el nivel del mar donde existe infraestructura adecuada para colocar detectores, hace que nuestro país sea una región de importancia en estas tareas._x000D_ En Ciudad Universitaria opera de manera ininterrumpida desde hace 21 años un monitor de neutrones NM64 que detecta la intensidad de la radiación cósmica secundaria. Los datos que produce el monitor se registran y publican en tiempo real en la página del Observatorio de Rayos Cósmicos (www.cosmicrays.unam.mx), donde existe también una base de datos con los registros obtenidos desde 1997. Recientemente se ha concretado el diseño de un nuevo sistema de adquisición de datos (DAQ), basado en un dispositivo programable, FPGA, que tiene mucha mayor versatilidad y funcionalidad que el actual, el cual resulta ya obsoleto. A este nuevo sistema se podrán incorporar próximamente los registros del telescopio de muones que opera en el mismo Observatorio, un detector complementario al NM64, con capacidades direccionales y energía de respuesta mayor a la del NM64 (25 GV para éste, 42 GV para aquél). Este proceso de modernización ha servido para profundizar el conocimiento y ampliar la experiencia de nuestro grupo en ésta área experimental. El diseño del DAQ sirvió como tesis de licenciatura de dos estudiantes de ingeniería electrónica; para incluir el Telescopio de muones se espera concretar nuevas tesis de licenciatura y de maestría para estudiantes de ingeniería y física, quienes podran utilizar el FPGA para extraer características energéticas de la radiación detectada con base en el análisis la forma, altura y duración de los pulsos provenientes de los detectores, lo cual constituye un beneficio adicional derivado del desarrollo del nuevo DAQ._x000D_ Los rayos cósmicos solares se emiten en ráfagas cuya duración es de hasta treinta minutos para las explosiones mas intensas. Obtener información detallada de estos eventos resulta requiere tener intervalos de muestreo lo mas pequeño posible. En eventos detectados con anterioridad el monitor de neutrones de CU, DF ha sido crucial a fin de distinguir las componentes neutrónica y protónica, y para dilucidar la energía máxima de las partículas de eventos solares importantes (ver i.e., Miroshnichenko, 2001). Sin embargo su tiempo de muestreo (cinco minutos) ha sido una limitante en el conocimiento de la estructura del evento._x000D_ A fin de mejorar esta situación se ha diseñado y construido un reloj electrónico que ha reducido el tiempo de muestreo del nuestros detectores a un minuto desde finales de 2009. Tiempos menores no son posibles debido a que las razones de conteo estimadas serían muy bajas reduciéndose la confiabilidad estadística del detector. Las pruebas estadísticas demuestran que los conteos de un minuto son confiables. Se espera detectar partículas provenientes de algunos explosiones muy energéticas durante el ciclo solar 24, que recién comienza. Con esta mejora del monitor de CU, DF será posible hacer estudios comparativos de dos detectores instalados en sitios muy cercanos pero localizados a alturas sustancialmente diferentes (2274 m y 4580 m s.n.m). El Telescopio de Neutrones Solares en la cima del volcán Sierra Negra, Pue., tiene tiempos de muestreo de 10 segundos con lo cual puede registrar variaciones de alta frecuencia en el flujo solar Esta combinación es única en el mundo._x000D_ Las partículas energéticas provenientes de eventos explosivos en el Sol (protones, electrones e iones pesados) llegan a la Tierra cuando las condiciones electromagnéticas del medio que atraviesan son propicias. El campo geomagnético y la atmósfera terrestre constituyen obstáculos para poder observarlas en la superficie terrestre. El campo geomagnético, funciona como un analizador espectral de partículas cargadas, que impone umbrales energéticos para su arribo en cada punto del globo terráqueo. Los umbrales más bajos corresponden a los polos y los más altos al ecuador geomagnético. La baja latitud de la Ciudad de México resulta ventajosa para poder determinar la máxima capacidad de aceleración del Astro Rey en los eventos más energéticos, pues tiene un umbral alto (8.2 GV). Como parte de una tesis doctoral, recientemente se desarrollaron métodos estadísticos para identificar posibles señales solares en los datos del NM64 en períodos en que se han observado eventos conocidos como GLEs (por sus siglas en inglés: Ground Level Enhancements). Con éstos métodos se podrán analizar registros de éste u otros monitores de baja latitud, para encontrar/descartar señales solares y hacer inferencias acerca de la energía máxima alcanzada por las partículas producidas en el evento (Vargas y Valdés-Galicia, 2011)._x000D_ Actualmente existe una red de siete Telescopios de Neutrones Solares (TNS). Uno de ellos, opera desde noviembre de 2004 en la cima del volcán Sierra Negra, Puebla. Este ha proporcionado ya información crucial en un evento de neutrones solares (7 sep 2005), que ha servido para publicaciones diversas, tesis de licenciatura y posgrado (ver referencias del protocolo). En los grandes eventos que se esperan en el recién iniciado ciclo solar 24, el TNS de Sierra Negra jugará un rol importante. La labor requerida por el Observatorio de Sierra Negra fomentará una mayor formación de recursos humanos especializados, pues se planea agregar un detector más al sitio. Actualmente opera ya en Sierra Negra un prototipo de éste nuevo detector, basado en barras de plástico centellador (15000 barras). El Súper Telescopio Centellador de Rayos Cósmicos (STCRC) será instalado próximamente en Tonanzintla, Puebla, donde operará por aproximadamente un año a fin de entender cabalmente su funcionamiento y probar todos los sistemas electrónicos asociados. El STCRC será un detector único en el mundo; se espera que proporcione información de todas y cada una de las componentes de la radiación cósmica secundaria._x000D_ El registro continuo de la intensidad de la radiación cósmica tanto en CU, DF, como en Sierra Negra, proporcionará bases sólidas para hacer contribuciones originales en al menos los siguientes campos: modulación solar de rayos cósmicos en una región del espectro donde existen pocos registros (8 a 50 GV), potencia máxima del Sol y posible presencia de neutrones en eventos extremos, efectos de la atenuación causada por la atmósfera terrestre (hay 2000m de diferencia en altura entre los dos Observatorios)._x000D_

Información general

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Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). %%Ampliación del registro continuo de rayos cósmicos en México y estudios relacionados con la actividad solar%%, Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT). En %%Portal de datos abiertos UNAM%% (en línea), México, Universidad Nacional Autónoma de México.
Disponible en: http://datosabiertos.unam.mx/DGAPA:PAPIIT:IN114612
Fecha de actualización: 2017-03-13 00:00:00.0
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Para más información sobre los Proyectos PAPIIT, favor de escribir a: Dra. Claudia Cristina Mendoza Rosales, directora de Desarrollo Académico (DGAPA). Correo: ccmendoza #para# dgapa.unam.mx



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