¿Qué puedo hacer con los datos? Ejemplos de análisis

No es este el lugar donde exponer en detalle lo que el público interesado puede hacer con los datos, pero sí conviene mencionar las posibilidades más inmediatas y destacadas. Téngase siempre en cuanta la advertencia de la pregunta anterior sobre que no todos los datos son directamente comparables —ver pregunta C2—.

Se trata de una presentación provisional mientras se obtienen más datos, por lo que, por ejemplo, las gráficas sólo pretenden ser cualitativas, sin escala, barras de error o un etiquetado cuidadoso.

1. Estudio de la variación temporal del flujo de rayos cósmicos
para buscar modulaciones diarias o estacionales, etc.

No se trata en realidad del flujo —cantidad independiente de la geometría del detector— sino del número de coincidencias por unidad de tiempo, pero por simplicidad usaremos este término. Además, se hará la aproximación de considerar que todas las coincidencias de deben a los rayos cósmicos, lo que no está garantizado pues no se puede evitar la existencia de coincidencias accidentales.

2. Correlación del flujo con la presión atmosférica

Si se registran paralelamente datos de presión atmosférica en superficie se puede estudiar, como hizo Duperier, la correlación con el flujo de rayos cósmicos. Este es uno de los caminos que le llevó a sus trabajos más importantes.

3. Separación temporal entre eventos consecutivos

Los eventos de rayos cósmicos se producen aleatoriamente —“caen como las gotas de lluvia”— por lo que es muy interesante y sorprendente para mucha gente el que tengan una distribución matemáticamente bien definida que se muestra en el siguiente histograma obtenido a partir de los primeros diez mil datos del detector:

_{Fig. C3-1: distribución de diferencias temporales entre coincidencias consecutivas. Cortesía de Gustavo Martínez Botella}

A partir de estos datos se puede presentar a los alumnos la influencia del aparato de medición en las medidas que no son, ni mucho menos, tan independientes como se suelen presentar en el entorno escolar. Por ejemplo, ¿se puede apreciar en los datos el tiempo muerto del detector, es decir el tiempo que media desde que registra un evento hasta que está dispuesto a registrar el siguiente?

4. Dependencia angular del flujo de rayos cósmicos

Dada la geometría del detector —dos bandejas paralelas con 8 tubos cada una y separaciones horizontales y verticales de 15,6 mm entre tubos adyacentes—, hay 64 coincidencias posibles entre parejas de tubos, uno de cada bandeja, que definen los siguientes ángulos de incidencia de los rayos cósmicos respecto al cénit —0º—:

_{Fig. C3-2. Ángulos de incidencia según la pareja de tubos que se active. Cortesía Gustavo Martínez Botella}

A estas habría que añadir las coincidencias con ángulo ±90º, definidas entre todos los tubos de cada una de las dos bandejas

Así se puede estudiar la distribución de las coincidencias según el ángulo cenital, que agrupando los ángulos conduce a datos como estos:

 

_{Figura C3-3: distribución cualitativa de ángulos de llegada de los rayos cósmicos respecto al cénit. Cortesía de Gustavo Martínez Botella.}

 

Este es sin duda uno de los resultados más interesantes para discutir con los alumnos y tiene además una faceta instrumental que muy a menudo se ignora en la enseñanza de la física —¡y no sólo preuniversitaria!—. Sin entrar en detalles, recordemos que los rayos cósmicos primarios llegan a la Tierra de forma muy isotrópica —es decir, desde todas las direcciones por igual, ver pregunta A3.—, ¿cómo es posible que la mayoría de los que detectamos vengan “de arriba”?

Podría pensarse que la causa está la diferente aceptancia de los canales vertical e inclinados. Pues bien, aún si tenemos en cuenta este factor mediante cálculos geométricos o una simulación, la distribución cualitativa no cambia: hay muchos más muones que vienen del cénit que de otros ángulos y casi ninguno del horizonte.

Para averiguar los motivos, hay que fijarse en que los muones (1) son partículas inestables que viven en promedio del orden de 2 microsegundos y que los verticales atraviesan un espesor de atmósfera de unos 15 km y los horizontales unas 30 veces más, cerca de 450 km. Los detalles están en la pregunta A7.

Ahora te toca a ti… ¿cómo podrías completar o modificar estos análisis o incluir otros…?

_{(1) Estamos tomando la parte por el todo: es sólo una aproximación sustituir los rayos cósmicos por sus componentes mayoritarios, los muones…}