El experimento tiene como objetivo el estudiar la relación entre los rayos cósmicos secundarios, que llegan a la superficie de la Tierra, con las propiedades de la atmósfera a través de la cual se propagaron. Estamos particularmente interesados en estudiar el efecto que tienen fenómenos de relativamente corta duración temporal. El ejemplo más claro de esto es la presencia de tormentas eléctricas sobre la Ciudad de México.
Estado actual de la construcción del experimento
Tormenta eléctrica sobre el Instituto de Física, el 11 de junio de 2025.
Fotografía de un plástico centellador de Piritakua.
Las partículas elementales que componen a las cascadas atmosféricas no son visibles de manera directa, por lo que utilizamos instrumentos especializados que permitan detectar su presencia. Uno de estos tipos de instrumentos son los detectores de centelleo. Estos aparatos son capaces de medir el paso de partículas elementales a partir de la energía que estas depositan en un medio, al viajar a través del mismo. Parte de la energía depositada se convierte en pulsos de luz muy tenues, comúnmente en el rango del azul al ultravioleta. Al usar sensores de luz que son capaces de medir un sólo fotón, la menor cantidad de luz en la naturaleza, podemos inferir el paso de partículas elementales a través de los detectores de centelleo de Piritakua.
Los detectores de campo eléctrico de nuestro experimento.
La atmósfera de nuestro planeta tiene un campo eléctrico intrínseco, que incrementa en promedio en 100 volts cada metro arriba de la superficie. El origen de la diferencia de potencial que está presente en la atmósfera son los electrones que son llevados hacia la superficie del planeta por las descargas eléctricas durante las tormentas. El campo eléctrico terrestre se hace más débil a grandes alturas, del orden de donde ocurre la primera interacción de un rayo cósmico con la atmósfera. Es decir, el desarrollo de una cascada atmosférica iniciada por un rayo cósmico ocurre en la presencia de este campo eléctrico intrínseco, que acelera a las partículas elementales que tienen carga eléctrica. Utilizamos los medidores de campo eléctrico de Piritakua para monitorear de manera precisa los valores del campo eléctrico atmosférico en el cuál se propagan las partículas secundarias de las cascadas atmosféricas.
El magnetómetro de Piritakua, siendo probado dentro de un laboratorio del IF-UNAM.
Del mismo modo que existe un campo eléctrico intrínseco en la atmósfera terrestre, también existe un campo magnético, llamado campo geomagnético. Este se genera en el núcleo del planeta. Este campo interactúa con el viento solar, por lo que al realizar mediciones precisas del campo geomagnético podemos inferir variaciones en las propiedades del campo magnético que se encuentra entre nuestro planeta y el Sol. Adicionalmente, el movimiento de cargas eléctricas en la atmósfera puede también producir pequeñas modificaciones del campo magnético local que medimos con Piritakua.
La estación meteorológica de Piritakua.
Las propiedades de la atmósfera de las cuáles estamos más familiarizados son la temperatura y la presión, puesto que estas variables forman parte de los pronósticos del clima. La estación meteorológica de nuestro experimento permite monitorear con precisión estas propiedades de la atmósfera, además de cuantificar la cantidad de lluvia que ocurre durante tormentas, el viento y su dirección.