¿Cómo llegan los rayos cósmicos a la Tierra? ¿Por qué lo hacen desde todas direcciones por igual? 

Los rayos cósmicos son partículas de alta energía que llegan a la Tierra en todas direcciones desde nuestra Galaxia —y aún más allá en el caso de los de energías más altas—. Esta (1) es la historia verosímil de una partícula típica de los rayos cósmicos, un protón acelerado en nuestra galaxia por campos magnéticos móviles que choca con la atmósfera terrestre al cabo de un viaje de millones de años.

En un resto de supernova situado en la otra punta de nuestra galaxia, un protón es acelerado hasta casi la velocidad de la luz al rebotar repetidamente en los campos magnéticos de una onda de choque.

Después de recorrer una distancia inmensa guiado por otros campos magnéticos mucho más débiles que atraviesan la galaxia, el protón choca con el núcleo de un átomo en la estratosfera terrestre dando lugar a una cascada de partículas que viajan hacia la superficie a velocidades próximas a las de la luz.

Entre ellas hay un muón (μ) creado, como confirmó Duperier, a unos 15 km de altura, por encima de donde vuelan los aviones de pasajeros, entra en el Museo unas 50 millonésimas de segundo más tarde, atraviesa nuestro detector y queda registrado en un contador.

_{Fig. 1 una partícula de los rayos cósmicos primarios empieza su camino cerca de una supernova siguiendo las líneas del del campo magnético. Crédito Wearbeard}

Aparte de las partículas de baja energía asociadas con el “viento solar” y los destellos solares -que producen, por ejemplo, las auroras- los rayos cósmicos proceden de fuera de nuestro

sistema. Lo sabemos porque si vinieran del Sol, su intensidad no sería casi la misma de noche y de día, que es lo que sucede…

La gran mayoría de los rayos cósmicos que detectamos provienen de nuestra galaxia. Una vez aceleradas, las partículas cargadas se mueven bajo la influencia de los campos magnéticos que la atraviesan. Cuanto mayor es la energía de una partícula, menos la desvía el campo de una trayectoria rectilínea. Es casi seguro que aquellas con menos de 1015 eV tienen trayectorias tan curvadas que están atrapadas en su galaxia de nacimiento.

Estos campos se extienden hasta el halo de galaxia y, aparte de la componente del disco — donde residen el Sol y la mayor parte de las estrellas —, su distribución espacial es caótica, por lo que los rayos cósmicos galácticos que nos alcanzan guiados por las líneas de campo (ver figura) no siguen trayectorias directas desde sus fuentes, sino que recorren caminos enmarañados y aleatorios hasta llegar a la Tierra, por lo que la alcanzan desde todas las direcciones por igual.

_{Fig. 2 Simulación del campo magnético galáctico. Se muestra en rojo la componente “ordenada” de los brazos espirales y en azul la caótica que se extiende hasta el halo: Figure 11 de Shukurov, A., Rodrigues, L. F. S., Bushby, P. J., Hollins, J., & Rachen, J. P. (2019). A physical approach to modelling large-scale galactic magnetic fields. Astronomy & Astrophysics, 623, A113. Reproduced with permission © ESO}

Una vez cerca del Sistema Solar y luego de la Tierra, empiezan a notarse los efectos de los campos magnéticos solar y terrestres que podrían romper esa simetría, pero los rayos cósmicos de cierta energía — y son estos los que detectamos aquí— apenas se ven afectados por ellos.

_{(1) Según la contamos en el Cuaderno Experimenta. Rayos cósmicos. Francisco Barradas Solas, MUNCYT, 2018, donde también hay un glosario y más detalles: http://www.muncyt.es/stfls/MUNCYT/Publicaciones/rayos_cosmicos_muncyt.pdf}