Las partículas con mayor energía que se encuentran en la Naturaleza.

El observatorio está diseñado para investigar el origen y las características de los rayos cósmicos de mayor energía que se conoce. A pesar del nombre, que parece sacado de una novela de ciencia ficción, un rayo cósmico no es más que una partícula (generalmente un núcleo atómico) que llega a la Tierra desde algún lugar del cosmos.

Los que nos interesan en particular son aquellos que tienen una energía mayor que la de cualquier partícula que pueda ser acelerada en un laboratorio: 10^20 eV. El eV es una unidad de muy usada en física de altas energías. Se trata de la energía que adquiere un electrón al atravesar un potencial eléctrico de 1 volt. Si esto no les dice mucho, les cuento que la energía de los rayos cósmicos que estudiamos es comparable a la que tiene una pelota de tenis en un saque potente, sólo que concentrada en algo de tamaño muchísimo menor.

No es frecuente que un rayo cósmico de esta energía llegue a la Tierra. En promedio, se puede ver uno por km cuadrado de superficie por siglo. Eso significa que necesitamos un detector (o varios de ellos trabajando en conjunto) que cubra una superficie muy grande, para que el número de eventos registrados sea suficiente para realizar un análisis significativo de las propiedades que nos interesan. Es así que el observatorio tendrá, una vez finalizada su construcción, una superficie total de 3000 km2.

No es fácil encontrar un lugar con una superficie llana tan grande, mayor que la cubierta por las ciudades más grandes del mundo. Este es uno de los motivos para elegir Pampa Amarilla, al sur de la provincia de Mendoza, en Argentina, para emplazar el observatorio. Se trata de una gran meseta, con una altura superior a los 1400 m sobre el nivel del mar.

La ubicación es importante desde el punto de vista de la parte del cielo que se quiere ver y por las características de los detectores de fluorescencia, que describiré más adelante.
Cuando un rayo cósmico entra en la atmósfera, interactúa con un núcleo de alguno de los elementos que componen el aire. Esto produce una cascada de partículas secundarias. La energía de la partícula primaria se divide entre la creación de nuevas partículas y la energía cedida a ellas. Estas partículas secundarias son las que utilizamos para deducir las características del rayo cósmico primario.

Se utilizan dos tipos de detectores diferentes: los de superficie y los de fluorescencia. En notas sucesivas les daré mayores detalles sobre cada detector. Por ahora sólo les cuento que el Observatorio Sur es sólo la mitad del experimento Auger. Se construirá un observatorio similar en EE.UU., lo que nos permitirá observar la totalidad del cielo desde ambos hemisferios de la Tierra. El Observatorio Norte estará ubicado en el estado de Colorado.