Científicos de la UNAM buscan obtener radiografía del Popocatépetl

Uno de los recursos naturales más imponentes con que cuenta México es el volcán Popocatépetl; no obstante, más allá del monitoreo preventivo que se mantiene sobre el coloso, aún existe mucho campo de estudio en torno a este.

En ese contexto, desde el mundo de las ciencias, la geología y la física en particular, se gesta un proyecto para incrementar el conocimiento que hoy en día se tiene del coloso. Se trata de la generación de una nueva herramienta de monitoreo que permitirá, entre otros temas, crear una radiografía exacta del interior del cráter.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Arturo Menchaca Rocha, quien es responsable de la construcción de un detector de muones que sería utilizado para el monitoreo del volcán, explicó que el desarrollo del detector es solo una ramificación del proyecto de monitoreo que encabeza el doctor Jaime Urrutia Fucugauchi.

Asimismo, detalló que entre otras acciones, el detector servirá para generar una radiografía del volcán —es decir, se trata de un trabajo similar al realizado para obtener la radiografía de la Pirámide del Sol, en un proyecto encabezado por la arqueóloga Linda Manzanilla—, dicha imagen permitirá entender mejor el comportamiento del volcán.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿En qué consiste su participación en el proyecto?

Arturo Menchaca Rocha (AMR): En términos sencillos estamos construyendo un aparato que nos permite captar la radiación que nos llega del cielo, se llaman muones. Se trata de un tema muy interesante, porque, por ejemplo, si yo me encuentro debajo de una estructura y quiero saber qué cantidad de materia (dentro de la estructura) hay encima de mí, mido los muones.

Lo que hago es medir muones, mido los muones arriba de la estructura, mido los muones debajo de la estructura y sé que me llegan menos muones bajo la estructura. Entonces, básicamente calculo la cantidad de radiación que absorbe la estructura para determinar su densidad.

Ello gracias a que los muones se absorben en una proporción de acuerdo a la cantidad de materia que cruzan. En el proyecto de la pirámide buscábamos un hueco a través de variaciones de densidad para generar un modelo de cómputo de su estructura interna; en este caso, lo que haremos es definir la estructura interna exacta del volcán.

AIC: ¿Por qué no se utiliza el mismo detector que se usó para la pirámide?

AMR: Primero, la pirámide es mucho más chica; segundo, el otro era un proyecto que nos tomó mucho tiempo para construir una sola imagen y el detector se desarrolló para ese fin; no obstante, en el caso del volcán, tenemos que desarrollar un detector que opere como un aparato de monitoreo permanente.

Es decir, las pirámides no son objetos dinámicos como el volcán, el cual sí experimenta cambios constantes. En consecuencia, la parte tecnológica del asunto es mucho más complicada. En ese sentido, también hay que considerar que debe tratarse de tecnología creada para durar mucho tiempo y no de una sola ocasión, como el otro detector utilizado en la pirámide, el cual se convertirá en una pieza de museo.

AIC: ¿Cómo y por qué se miden los muones?

AMR: Imagínese que tiene una casa, de la cual ya sabe que en su interior tiene un hueco, pero se desconoce la ubicación del mismo. En ese caso, colocamos nuestro detector de muones bajo la estructura y se mide la cantidad de radiación recibida, en esta medición es importante identificar en qué puntos se perciben más muones.

A partir de ello, se calcula la densidad de la materia al interior de la casa y se identifica exactamente en dónde está el hueco, así como sus características, es decir, tamaño, forma y hasta profundidad.

Para nuestro proyecto actual, donde se trata de objetos tan grandes como el Popocatépetl, lo que debemos hacer es identificar de dónde se perciben más muones y reconstruir a partir de ese conocimiento una imagen. Es algo muy similar a lo que hacen los radiólogos, quienes exponen el cuerpo a los rayos X; las partes menos veladas, los huesos por ejemplo, son las partes que dejaron pasar menos radiación y se aprecian mejor en la radiografía.

En nuestro caso, la diferencia radica en que no contamos con una fuente puntual de emisión de muones, se trata de una fuente difusa porque percibimos los muones de todas partes del cielo. Para que nosotros podamos racionalizar la parte difusa, replicamos el mecanismo del ojo, el cual reconstruye de dónde llega la luz.

Entonces lo que necesito es reconstruir de dónde me llegan los muones y es precisamente ese mapeo el que me permitirá construir la imagen que estoy buscando.

El sistema

AIC: ¿Cómo se integra y cómo funciona el aparato que le ayudará a medir los muones?

AMR: El aparato se integra por tres planos de 30 tubos medidores de muones; cada tubo está relleno con un líquido que al ser atravesado por un muon transforma en luz la densidad del muón que lo atravesó, la cual a su vez es medida por un detector de luz instalado en cada extremo del tubo. Al llegar el muon al plano y atravesar el tubo, el detector de luz me permite identificar en cuál de los 30 tubos pasó el muón.

Eso se traduce en una coordenada, al haber otros tres planos abajo tengo la capacidad de definir otras coordenadas, lo que es importante porque yo necesito para definir una trayectoria dos puntos en el espacio, pero nosotros estamos utilizando tres para reducir el margen de error que deriva del diámetro del tubo.

Recapitulando, lo que hago es medir una coordenada a lo largo de cada plano y las tres coordenadas me permiten definir la trayectoria del muon. Para definir el punto exacto a lo largo del tubo donde atravesó el muon, se mide el tiempo que tardó en trasladarse la luz hacia cada extremo del tubo y ello se logra a través de tecnología que también se está desarrollando en el laboratorio.

AIC: ¿Qué tan avanzado se encuentra el proyecto?

AMR: El tubo que se está desarrollando actualmente significa solo un módulo de los 30 que integrarán cada plano. Este módulo es importante porque, una vez que lo terminemos, se desarrollarán 90 más iguales; contamos con financiamiento del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) para concluir este prototipo y derivado de ello esperamos contar con la primera matriz en este año o a principios de 2017.

Una vez que tengamos la primera matriz y que probemos que somos capaces de hacer algo con ella, necesitaremos financiamiento para construir los otros dos planos y el sitio en las inmediaciones del volcán, donde será montado el detector.

AIC: ¿Cuál es la importancia de contar con la radiografía del volcán?

AMR: El propósito del aparato es el monitoreo. El volcán es objeto de monitoreo constante porque se encuentra dentro de los cinco volcanes que mayor riesgo representan para determinadas poblaciones a nivel mundial. Entonces nuestro aparato será utilizado por diversos geofísicos para optimizar el monitoreo realizado.

Fuente: CONACYT.