Datos recientes producidos por el OA muestran un aumento de la masa media a energía superiores a log E=19.0 eV. Esto es inesperado.. Nuestro grupo tiene amplia experiencia en esta área y ya ha contribuido en forma importante a través de la creación del parámetro Sb, el cual es poderoso para la determinación de composición química. Nuestro grupo desarrollará a lo largo de este proyecto contribuciones originales al problema de la composición. El parámetro Sb esta siendo extendido para la discriminación de fotones de altísimas energías. Somos responsables por telescopio de muones BATATA,. La finalización de la instalación y la continuidad de su operación será una tarea central del nuestro equipo de trabajo. Se trabajará en: (i) reconstrucción de eventos de superficie y fluorescencia de los datos del OA; (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. Una nueva generación de detectores es necesaria, y es de interés estratégico para México mantener el lugar que se ha conseguido en el área de rayos cósmicos de altas energías con el OA. Nuestro grupo ya participa desde sus comienzos de la Colaboración Internacional JEM-EUSO. Este observatorio espacial, con una área instantánea de observación de hasta 1 millón de km2, representa el futuro del área en términos experimentales. El instrumento JEM-EUSO es un gran telescopio a instalarse a 400 km de altura en la Estación Espacial Internacional (ISS), apuntará hacia la atmósfera terrestre para observar la luz de fluorescencia emitida por los chubascos atmosféricos producidas por rayos cósmicos de energías extremas. Nuestro grupo tiene una posición muy importante en esta colaboración internacional, siendo el coordinador científico de la misión como un todo. Durante la ejecución del presente proyecto, realizaremos simulaciones numéricas para analizar el potencial científico del instrumento y desarrollaremos herramientas numéricas para el análisis de datos, por ej. para la identificación y extracción de las funciones de distribución de fuentes puntuales y, a partir de ellas, el cálculo del espectro de las fuentes y la intensidad de los campos magnéticos en el Halo y Disco de nuestra Galaxia. Además, somos responsable de diseño y construcción del sistema de monitoreo (housekeeping, HK) del instrumento, que involucra telemetría y telecomandos de y hacia dos millares de sensores y actuadores esparcidos pro todos los sub-sistemas componentes del instrumento. Así mismo, somos responsables del diseño de sistema de alimentación de potencia en bajo voltaje (LVPS). Se elaborará una serie de prototipos. Bajo la coordinación de la Agencia Espacial Francesa, CNES, se están construyendo dos versiones a escala del instrumento final. Una de ellas se instalará en tierra en Utah, USA, y la otra realizará vuelos suborbitales en globos estratosféricos inicialmente sobre el Ártico. Los vuelos serán inicialmente sobre el Ártico en globos de CNES y, posteriormente, gracias a una colaboración entre NASA y la Agencia Espacial Mexicana que he negociado, en un globo de presión constante desde Florida hasta Japón. Nuestro grupo es responsable por la construcción de los sistemas de HK y LVPS para estos instrumentos y arquitectura termica.

Las actividades propuestas corresponden a dos detectores: (a) el OA, que es el más avanzado detector de RCUAE en el presente, y (b) JEM-EUSO, que constituye la nueva generación de detectores. Actualmente, el OA se encuentra adquiriendo datos obtenidos con el arreglo original finalizado en 2008 y realizando el análisis físico de lo mismos. A la par, se trabaja en la construcción del arreglo AMIGA y en sus primeros prototipos centelladores, mientras que BATATA debe comenzar la toma de datos científicos para la validación de parámetros de diseño de AMIGA. Las actividades motivo de esta propuesta, se centran en la participación activa en dichas actividades. En líneas generales, proponemos realizar las contribuciones siguientes: 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 puesta en operación del detector BATATA; (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. 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. 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. Formación de recursos humanos. En las labores propuestas participarán por lo menos 7 estudiantes de posgrado y 2 investigadores posdoctorales. 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. 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. 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). 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.