El Telescopio de Muones
El Telescopio de muones es un instrumento híbrido adecuado para el estudio de diferentes escenarios geofísicos. MuTe emplea un hodoscopio de centelleo de plástico para determinar la dirección de las partículas que inciden en el detector luego de cruzar el objetivo geofísico. Además, MuTe incorpora técnicas de identificación de partículas para reducir las fuentes de ruido de fondo. Un detector Cherenkov de agua (WCD) mide la energía depositada de partículas cargadas que filtran el ruido debido al componente blando de las duchas de aire extensivas (electrones y positrones), y de partículas que llegan simultáneamente. La discriminación de eventos falsos debido a partículas dispersas y hacia atrás se aborda mediante un sistema de tiempo de vuelo.
En este proyecto se plantea en primer lugar el diseño, construcción, calibración y puesta en funcionamiento de un telescopio de muones con dos paneles (cada una con 900 pixeles y de 1,2 x 1,2 m2 de área de detección), que permitirá la detección del flujo de los muones atmosféricos que atraviesen la parte central del volcán Cerro Machín (departamentos de Tolima) en Colombia. Los muones son partículas cargadas eléctricamente que pueden producir destellos luminosos al incidir sobre un material centelleador. Este hecho se aprovechará para detectar el paso de muones a través de los dos paneles del telescopio y así determinar la trayectoria que éste ha seguido a través del volcán.
En segundo lugar, se propone la construcción del perfil de densidad de la parte central de los volcanes mencionados en un plano paralelo al plano de los paneles del telescopio. Esta tarea se puede llevar a cabo estimando el espectro de energía de los muones que arriben al telescopio por medio de simulaciones del flujo de muones atmosféricos en los sitios de observación en las cercanías de los volcanes, en ausencia y en presencia de los volcanes, considerando un modelos volumétricos de los volcanes con densidad uniforme), empleando un modelo de atenuación de la energía de los muones al interactuar con la materia, con el conocimiento de la topografía de la zona de observación que permita determinar la longitud de la trayectoria de los muones que tienen energía inicial suficiente para atravesar la zona del volcán y, finalmente, con los datos obtenidos del proceso de detección con el telescopio de muones. La diferencia en el flujo de muones en las diferentes trayectorias que pasan a través del volcán comparados con los resultados de las simulaciones permiten deducir las variaciones en la densidad promedio del material de que está hecho el mismo. No debe dejar de mencionarse que la propagación de los muones en el interior del detector será determinada mediante simulaciones muy detalladas de la interacción de la radiación con la materia basadas en el código GEANT4.
La propuesta es entonces que a partir de la información obtenida por el método descrito anteriormente sobre la densidad de la parte central del volcán y con la información existente obtenida a través de otros métodos geofísicos, se pueda proponer, complementar o mejorar los modelos del interior se la parte central de los volcanes bajo estudio con el fin de estimar su estructura de domos, sus conductos de lava, debilitamiento de flancos u otra información de interés tanto para los Geofísicos como para otros profesionales que se dediquen al estudios de los volcanes. Además, con la realización de este proyecto se pretende generar más y mejor información científica que pueda servir en el futuro para complementar estudios de riesgo y peligro volcánicos, que a su vez permita eventualmente contar con mejores bases para la toma decisiones por parte de los organismos de Protección Civil y Prevención y Atención de Desastres.
MuTe es un proyecto financiado por Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación (ColCiencias, Contrato FP44842-051-2015, perteneciente a la Convocatoria No. 658 de 2014 ) que busca diseñar, construir, calibrar y poner en funcionamiento un telescopio detector de muones para detectar del flujo de los muones atmosféricos que atraviesan la parte central de volcán Cerro Machín (departamentos de Tolima) en Colombia. En este proyecto participan la universidad Industrial de Santander (coordinadora), la Universidad del Tolima y el Servicio Geológico Colombiano, con el apoyo del Instituto de Geofísica de la Universidad Nacional Autónoma de México.