Estudiants de la UPC, a la caça de muons a lestratosfera per comprovar la teoria de la relativitat
Un grup de cinc estudiants de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ha estat seleccionat, en el marc del programa europeu REXUS/BEXUS, per dissenyar i portar a terme un experiment a l’estratosfera amb el qual comprovaran la teoria de la relativitat especial d’Einstein. Concretament, ho faran estudiant els muons, unes partícules elementals que es troben a l’atmosfera. Són l’equip més jove —i l’únic a Espanya— que participa en la iniciativa. Fins als 8 de juny es poden fer aportacions econòmiques per finançar el projecte, a través de http://igg.me/at/gocadmus.
Els estudiants de la UPC s’han unit per portar a terme un projecte interdisciplinari: verificar la teoria de la relativitat especial que tant els fascina, a través d’un experiment que es llençarà a l’espai en un globus estratosfèric, el proper mes d’octubre des de Suècia. Ho faran en el marc del programa REXUS/BEXUS, que permet als estudiants d’arreu d’Europa portar a terme experiments en coets i globus estratosfèrics. Es tracta d’una iniciativa impulsada sota un acord bilateral entre el Centre Aeroespacial Alemany (DLR) i el Consell Espacial Nacional Suec (SNSB), en col·laboració amb l'Agència Espacial Europea (ESA).
Construcció d’un detector de partícules
El projecte, que porta per nom CADMUS (Cloud chamber of high Altitude Detection of Muons Under Special relativity effects), consisteix a dissenyar i construir un detector de partícules: una cambra de boira per detectar muons, unes partícules elementals que resulten de la interacció dels raigs còsmics amb l’atmosfera. El principal objectiu és captar les traces dels muons i calcular, durant la fase d’ascensió del globus, la quantitat d’aquestes partícules que es detecten a cada rang d’altitud. Amb això, aconseguiran obtenir el valor mitjà de vida dels muons, una informació que compararan amb la predicció obtinguda de la teoria de la relativitat especial formulada per Albert Einstein.
La semivida dels muons és molt curta, al voltant de dos microsegons (cent vegades més ràpid que el que tardem a tancar i obrir els ulls) i segons la física clàssica no tindrien temps d’arribar a la superfície de la Terra. Però, tal com prediu la relativitat, les partícules es mouen tan ràpidament que perceben el temps molt lentament. Aquesta dilatació temporal és imperceptible si no et mous a velocitats properes a la de la llum. En el cas dels muons es mouen a tan gran velocitat que pateixen un efecte de dilatació temporal. Comprovar aquesta teoria és d’interès essencial perquè afecta directament al funcionament dels satèl·lits i, indirectament, als telèfons mòbils, entre d’altres dispositius.
A dia d’avui ja s’han elaborat diferents experiments científics d’aquest tipus. No obstant això, només s’ha comprovat la presència dels muons en dos punts diferents d’altitud (un a nivell del mar i un altre a certa altitud en una muntanya, per exemple). A partir d’ara, en canvi, l’experiment del grup CADMUS estudiarà la presència de muons en molts més punts d’altitud.
Un viatge a l’espai ple de reptes
Els estudiants s’han engrescat en aquest projecte captivats no només pels aspectes científics que suposa, sinó també pel repte de treballar en equip un projecte real i complex d’enginyeria, interdisciplinari, que abasta diferents àmbits. Van ser seleccionats el novembre passat, després de presentar la seva proposta a Amsterdam davant d’un jurat format per experts i tècnics de les agències espacials alemanya (DLR) i sueca (SNSB). També han rebut formació sobre els requeriments que ha de complir el seu experiment per ser llençat a l’espai, juntament amb els de la resta de participants al programa.
L’experiment es portarà a terme a l’octubre, a bord d’un globus (BEXUS) i un coet (REXUS) que es llençaran a l’estratosfera, juntament amb altres vuit experiments internacionals. El llançament es farà des de la base de l’agència sueca a Kiruna, al nord de Suècia.
Campanya de micromecenatge
L’equip CADMUS ha iniciat, fins al 8 de juny, una campanya de micromecenatge a través de la plataforma Indiegogo (http://igg.me/at/gocadmus), per aconseguir el finançament necessari que els permeti desenvolupar el projecte. Ara per ara, els estudiants compten amb el suport de la Fundació Cellex i, per part de la UPC, del CFIS, l’ETSETB i l’EETAC. També reben el suport tècnic d’experts del Centre Aeroespacial Alemany (DLR), la Swedish Space Corporation (SSC) i el projecte cooperatiu EuroLaunch, així com del Center of Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) i l’Agència Espacial Europea (ESA).
Actualment, CADMUS està treballant en la fase de disseny i desenvolupament de la cambra de boira. Aquesta anirà equipada amb dues càmeres fotogràfiques d'alta velocitat cedides per l’start-up canadenca Chronos, que serviran per gravar imatges (fins a 21.000 fotogrames per segon) de les traces ràpides dels muons durant la fase d’ascensió del globus. La cambra de boira és un detector de partícules senzill que, gràcies a l’atmosfera sobresaturada de vapor d’alcohol, permet observar el rastre de les partícules carregades que creuen el detector. El material que s’utilitzarà per construir-la serà l’alumini, l’espuma de cèl·lula oberta de polietilè com a aïllant de la temperatura, la humitat i la pressió, així com gomes de plàstic per protegir-la de les vibracions, la temperatura exterior i el xoc d’aterratge.
El projecte serà presentat a la comunitat universitària de la UPC el proper 25 d’abril, a l’Aula Màster del Campus Nord, a Barcelona, coincidint amb la Festa de l’Enginyeria Física (EFesta 2017).
Quatre dels integrants del grup estudien el segon curs del grau en Enginyeria Física a l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona (ETSETB); dos d’estudien alhora el grau en Matemàtiques a la Facultat de Matemàtiques i Estadística (FME), una doble titulació que es cursa a través del Centre de Formació Interdisciplinària Superior (CFIS). El cinquè estudiant cursa la doble titulació en Enginyeria de Sistemes Aeroespacials i Enginyeria de Sistemes de Telecomunicació a l’Escola d’Enginyeria de Telecomunicacions i Aeroespacial de Castelldefels (EETAC). L’equip està format per Adam Teixidó, Gerard Pascual, Guillem Megías, Ramon García i Roger Bahí.
