El grupo de rayos cósmicos de la UNAM ha formado parte de la Colaboración Auger desde su conformación, hace más de diez años, y ha participado en diversas actividades relacionadas con la instalación y operación del OA, así como con el análisis de los datos que han ido acumulándose desde que este observatorio entro en operación en el año 2004. De las tres incógnitas principales relacionadas con los RCUE, esto es, espectro de energía, posible anisotropía en sus direcciones de arribo y naturaleza de las partículas primarias, la última es la de más difícil resolución. Un conocimiento aunque sea parcial de la composición de los RCUE tendría un impacto profundo en la interpretación física del fenómeno y es crucial para entender los mecanismos de producción y aceleración. Por las razones expuestas y sin menoscabo de otros intereses científicos, las actividades que los integrantes de nuestro grupo planeamos desarrollar a lo largo de este proyecto estarán orientadas a hacer contribuciones originales y significativas en aspectos experimentales y fenomenológicos vinculados con el problema de la composición del flujo primario de rayos cósmicos. En esta misma línea, la Colaboración Pierre Auger ha iniciado la construcción de los detectores AMIGA y HEAT, los cuales son ampliaciones al diseño original del detector de superficie y de fluorescencia, respectivamente, del observatorio. Su objetivo común es la determinación de la composición de rayos cósmicos en la región de transición entre los flujos Galáctico y extragaláctico. Nuestro grupo es responsable del diseño, construcción, instalación y operación de un componente de tales ampliaciones: el telescopio de muones BATATA (Buried Array Telescope AT Auger), formado por tres planos centelladores x-y de 4 m2 cada uno y 2400 pixeles cuadrados de 4 x 4 cm, enterrados entre 0.5 y 3 m de profundidad. Esta será una tarea central del equipo de trabajo que participa en este proyecto y su conclusión exitosa es una de las metas principales del mismo. Por otra parte, los estudios teóricos propuestos en el proyecto incluyen los siguientes objetivos específicos: (i) reconstrucción de eventos de superficie y fluorescencia de los datos del Observatorio Auger; (ii) uso de técnicas estadísticas avanzadas para la identificación de estructuras temporales en el frente del chubasco; (iii) discriminación de modelos hadrónicos; (iv) estudio y caracterización de chubascos inclinados y de neutrinos; (v) desarrollo de técnicas multiparamétricas, para la determinación de la composición del flujo primario, (vi) estudio de la distribución lateral de los chubascos en función de la energía y composición, (v) análisis y modelado de la región de transición Galáctica-extragaláctica. La presente propuesta es una continuación directa de investigaciones en curso que han contado con apoyo del PAPIIT.

Actualmente, el OA se encuentra en la etapa de construcción de las ampliaciones al diseño base de los detectores de superficie y fluorescencia, que incluyen a BATATA, así como en la de adquisición y análisis físico de datos obtenidos con el arreglo original finalizado en 2008. Las actividades motivo de esta propuesta, se centran en la participación activa en dichas actividades. _x000D_ En líneas generales, proponemos realizar las contribuciones siguientes: _x000D_ (1) Experimentación. (i) Mantener el nivel de participación en Auger en su formato original, contribuyendo efectivamente a la operación de los detectores de superficie y fluorescencia del OA, mediante la realización de tareas de campo en el emplazamiento del Observatorio. (ii) Finalizar la construcción del detctor BATATA y realizar su instalación y puesta en operaciones en el sitio de emplazamiento del OA. (iii) Mantener la operación de dicho detector, en cumplimiento de los compromisos adquiridos por el Grupo UNAM-Auger con la Colaboración Internacional que administra al OA. _x000D_ (2) Fenomenología. Continuar con las tareas en curso en el área de determinación de composición del flujo primario de rayos cósmicos en la región de transición Galáctica-extragaláctica y su posible correlación con las anisotropías observadas a las mayores energías y la distribución de materia en el universo próximo. _x000D_ (3) Teoría. (i) Modelar en forma detallada la propagación de núcleos pesados, fotones y neutrinos asociados en los medios Galáctico y extragaláctico. (ii) Estudiar los efectos de diferentes escenarios de producción de núcleos y/o protones de energías extremas sobre el espectro energético, anisotropía y composición observados. _x000D_ (4) Formación de recursos humanos. En las labores propuestas participarán por lo menos 7 estudiantes de posgrado y 2 investigadores posdoctorales. _x000D_ (5) Producción científica. Como resultado de las investigaciones que se realizarán en este proyecto, se esperan publicar anualmente 2 ó 3 artículos en revistas científicas internacionales con arbitraje. Asimismo, dichos resultados se presentarán en conferencias nacionales e internacionales y se publicarán en las memorias respectivas. _x000D_ (6) Impacto social y desarrollo tecnológico. AMIGA y BATATA, además de su originalidad y gran interés científico, brindan una excelente oportunidad para el desarrollo en México de nuevas tecnologías para la medición de fotones y partículas cargadas, la fabricación de centelladores plásticos y su integración con fibras ópticas, y el perfeccionamiento de técnicas avanzadas de adquisición de datos. Por otra parte, como se ha demostrado incuestionablemente en el pasado, la actividad de investigación y desarrollo asociada a la construcción de un experimento, será de la mayor importancia para la formación de recursos humanos del más alto nivel en la áreas técnicas y científicas._x000D_ (7) Colaboración interinstitucional y multidisciplinariedad. Se continuará y acrecentará la colaboración activa con grupos de otras instituciones, nacionales y del extranjero, y en especial con aquellos que son parte de la Colaboración Pierre Auger. La construcción del detector involucra la participación efectiva de investigadores y técnicos de otras áreas, sobre todo ingeniería (electrónica de alta vecidad, dimensionamiento de tierras físicas, metrología, mecánica, análisis estructural de elementos finitos, resistencia de materiales, etc.) y geofísica (microscopía electrónica, análisis química y espectroscopía X de suelos, granulometría). _x000D_ _x000D_ Cabe destacar que los plásticos centelladores, PMTs, placas front-end de 64 canales y fibras ópticas utilizadas, así como el contenedor de los detectores de BATATA, serán muy similares a los que se emplearán en los centelladores de AMIGA. Sin embargo, BATATA será un detector mucho más sofisticado, tanto en lo que respecta a ingeniería como a sus objetivos científicos, que los detectores de muones de AMIGA, para los cuales servirá de prototipo en una primera etapa. Por lo tanto, toda la investigación y desarrollo que realizaremos le dará al Grupo UNAM-Auger una presencia importante en el desarrollo general de un experimento complejo, ayudando a la vez al desarrollo de conocimientos técnicos de punta y capacidades de ingeniería de sistemas, hardware y software en el área de detectores._x000D_