Los muones están en todas partes. Sin que lo sepas, varios cientos golpean tu cabeza cada segundo. Estas partículas subatómicas —creadas cuando la radiación cósmica entra en la atmósfera terrestre— son inofensivas y se descomponen rápidamente en grupos de partículas más ligeras.
Las partículas atraviesan los objetos como lo hacen los rayos X, lo que las hace útiles para los científicos. Por ejemplo, utilizaron los muones para descubrir una cámara oculta en la Gran Pirámide de Egipto hace cuatro años.
Los científicos también los utilizan para cartografiar la estructura interna de los volcanes. Esto algún día podría ayudar a predecir erupciones peligrosas, según un artículo publicado la semana pasada en Proceedings of the Royal Society.
Para crear esos mapas, los científicos miden la eficacia con la que las partículas atraviesan el magma que fluye por las cavernas, cámaras y pasajes rocosos de los volcanes. Luego utilizan esa información para crear planos geológicos, según Giovanni Leone, geofísico de la Universidad de Atacama y autor principal del estudio.
La técnica, conocida como muografía, podría ser algún día el «sistema de detección definitivo del magma», declaró Leone a The New York Times. Añadió que la técnica permite seguir los movimientos del magma que pueden preceder a una erupción.
Radiografía del interior de un volcán
Una muestra de rayos volcánicos durante una erupción del volcán Sakurajima en Japón|Marc Szeglat/Unsplash
Los muones son como electrones gordos y rápidos. Tienen carga negativa, pero son 207 veces más pesados que los electrones y viajan casi a la velocidad de la luz. Esa pesadez y velocidad permite a las partículas atravesar materiales densos como la roca volcánica. Cuanto más denso es el objeto, más rápidamente pierden velocidad los muones y se desintegran.
Una gran cantidad de muones puede golpear la ladera de un volcán y atravesarla. Pero si el volcán es lo suficientemente denso —por ejemplo, porque un pasaje está lleno de magma— un muón no logrará salir por el otro lado del volcán.
Para detectar qué muones sobrevivieron al viaje, los científicos instalan detectores de muones en los costados de un volcán. Estos detectores crean una imagen del interior del volcán mediante la detección de los muones que no se descompusieron al atravesarlo, y señalan los huecos en los que los muones no sobrevivieron intactos. Algunos investigadores realizan esta cartografía desde el aire colocando detectores de muones dentro de helicópteros y volando cerca de los flancos del volcán.
Piensa en ello como si te hicieran una radiografía de la pierna. Durante el procedimiento, la radiación pasa a través de tu pierna y es captada por una cámara. Si la radiación pasa sin obstáculos, la imagen aparece en negro. Pero como los huesos de la pierna absorben parte de los rayos X al pasar, llega menos radiación a la cámara, por lo que los huesos aparecen más claros en la imagen.
En la muografía volcánica, los científicos buscan el mismo contraste. Los muones que los atraviesan por completo proyectan sombras oscuras en el detector de muones. Pero cuando los muones chocan con partes densas del volcán y se descomponen más rápidamente, dejan siluetas más claras. En resumen, cuanto más denso es el objeto, más clara es la silueta.
Dos científicos del Fermilab en Batavia, Illinois, trabajando en un detector de muones|Reidar Hahn/Fermilab
Cuantos más detectores de muones rodeen un volcán —algunos pueden ser casi tan grandes como una cancha de tenis—, mejor será la imagen.
Según David Mahon, investigador de muografía de la Universidad de Glasgow, que no participó en el estudio, un solo detector produce una imagen 2D.
«Utilizando varios detectores colocados alrededor del objeto, es posible construir una imagen en 3D», declaró a The New York Times.
Los muones podrían ayudar a predecir las erupciones volcánicas
Los investigadores utilizaron la muografía para ver el interior de los volcanes japoneses Sakurajima y Monte Asama. Así como de tres volcanes italianos, incluido el Vesubio, y de un volcán caribeño en Guadalupe.
Además, el nuevo artículo sugiere que la muografía podría utilizarse para detectar depósitos de magma en el interior de los volcanes que están preparados para entrar en erupción y para seguir el movimiento del magma en tiempo real.
Las erupciones suelen estar precedidas por el ascenso del magma hacia la cima del volcán, y el uso de muones para detectar el flujo de magma en esa zona de la cima podría ayudar a los científicos a detectar erupciones inminentes; lo que permitiría a la gente evacuar con seguridad antes de una erupción.
Conoce más a profundidad en el siguiente video del departamento de física Uniandes
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