Desde el diseño de un prototipo de detector de fluorescencia para el Observatorio Pierre Auger -uno de los proyectos más grandes en la indagación de rayos cósmicos ultra energéticos-, hasta un telescopio con espejos hexagonales para un satélite artificial ruso, son algunas de las colaboraciones de investigadores del Cuerpo Académico de Óptica, de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM), que a lo largo de dos décadas ha logrado consolidarse como uno de los grupos científicos de mayor prestigio de la BUAP.
Adscritos al Laboratorio de Pruebas Ópticas y al Taller de Óptica, los doctores Alberto Cordero Dávila y Carlos Ignacio Robledo Sánchez, además de otros docentes de esa unidad académica, han participado en la construcción de telescopios para proyectos internacionales.
Tal es el caso del diseño de la óptica de un detector de fluorescencia: un prototipo de 30 centímetros que se replicó en la construcción de los telescopios de 3.4 metros que actualmente se usan en la detección de rayos cósmicos ultra energéticos en el Observatorio Pierre Auger, en Malargüe, Argentina, dirigido por el profesor James Cronin, Premio Nobel de Física.
El Pierre Auger, junto con el Gran Colisionador de Hadrones del CERN y el Observatorio de Rayos Gamma (HAWC, por sus siglas en inglés), conforman tres grandes proyectos científicos, cuyo fin común es buscar nuevas leyes fundamentales en la Física, a escala más extrema, luego que el modelo estándar mostró sus limitaciones. En este participan 500 científicos de 18 países, entre estos Argentina, Francia, Italia, Alemania, Brasil, España y México.
El doctor Alberto Cordero Dávila, en colaboración con sus estudiantes, entre ellos Jorge Castro, ahora académico del INAOE, resolvió un problema relacionado con la calidad de las imágenes de captación de rayos cósmicos, el cual impedía la captura de estas en alta resolución. “Me pidieron que hiciera el diseño de unos telescopios especiales para observar la caída de rayos cósmicos en la atmósfera”.
La captación de esas imágenes, en forma de cascada, son tomadas con una cámara especial constituida por espejos cuadrados. Para obtener imágenes de buena calidad en campos de visión inesperadamente grandes, se resolvió un efecto llamado coma, una propiedad inherente a los telescopios que usan espejos parabólicos, la cual hace que las imágenes pierdan resolución.
Por su aportación, Alberto Cordero Dávila, nivel III del Sistema Nacional de Investigadores del Conacyt, recibió el Premio “Cabrillo de Oro” por parte de la colaboración científica internacional del Observatorio Pierre Auger.
La FCFM en el espacio
Asimismo, los científicos de la FCFM participaron activamente en la propuesta del diseño del espejo principal y en el diseño, construcción y prueba de la cámara UV del TUS (Tracking Ultraviolet Set up, o dispositivo para seguimiento ultravioleta), el principal instrumento científico instalado en el Satélite Mikhailo Lomonosov.
El TUS está compuesto por un espejo segmentado de dos metros cuadrados, cuyo diseño es de tipo Fresnel, con una distancia focal de 1.5 metros. Acoplado a este se encuentra una cámara de sensores UV colocada en el plano focal, que permite separar y medir las trazas generadas en la atmósfera por eventos energéticos, con una sensibilidad diez mil veces mejor a la que se ha obtenido mediante los instrumentos actuales.
El doctor Carlos Ignacio Robledo Sánchez, miembro del Sistema Nacional de Investigadores, detalla que “este tipo de telescopio se construyó aquí en la facultad, en el Taller de Óptica. Además del telescopio, se realizaron las pruebas ópticas y de electrónica, mediante el desarrollo del detector electrónico”.
En primera instancia, este telescopio multihexagonal para detectar rayos cósmicos que llegan al exterior de la Tierra fue colocado en el Cerro La Negra, para la realización de las pruebas. Más tarde, en 2016, el Satélite M. Lomonosov fue puesto en órbita.
Este proyecto es el resultado de una colaboración iniciada en 2004, por la FCFM de la BUAP y el Instituto de Física Nuclear Skobeltzyn, de la Universidad Estatal de Moscú. En el Satélite M. Lomonosov, los doctores Alberto Cordero Dávila y Carlos Robledo, del Laboratorio de Pruebas Ópticas, participaron en la propuesta del diseño del espejo principal; mientras que Humberto Salazar Ibargüen, Óscar Martínez Bravo y Epifanio Ponce Lancho, en el diseño, construcción y prueba de la cámara UV del TUS.
Conformado en el año 2000, el Cuerpo Académico de Óptica de la FCFM, nivel consolidado, también está integrado por los doctores Andrey Sergeyevich Ostrovsky, Fabián Cruz Meneses, María del Rosario Pastrana Sánchez, Miguel Ángel Olvera Santamaría y Areli Montes Pérez, quienes trabajan aspectos relacionados con instrumentación óptica, interferometría, óptica estadística y formación de imágenes.
Proyectos con repercusión social
Más allá de las publicaciones científicas, el doctor Alberto Cordero Dávila considera que los proyectos más relevantes son aquellos con repercusión social. “Un par de ejemplos son la construcción de telescopios y microscopios. Estos tienen un impacto social importante para los jóvenes de secundaria, preparatoria y de primaria”.
Con esta iniciativa se han construido unos mil telescopios que han abierto una ventana al cielo a jóvenes de escuelas de educación media superior de Puebla, Tlaxcala, Oaxaca, San Luis Potosí, Veracruz, Morelos, Querétaro, Campeche, Sonora y Quintana Roo.
Este proyecto se remonta a principios de 1998 cuando arrancó un curso para que los alumnos de esta unidad académica fabricaran su propio telescopio. Más tarde, la convocatoria se amplió al público en general. “Nos caían por acá médicos, ingenieros mecánicos y electrónicos, contadores, administradores de empresas y hasta payasos profesionales. No se iban a dedicar a la Física, no, nada más venían por el placer de tener un telescopio y observar el cielo”.
Otra iniciativa nacida en el Laboratorio de Pruebas Ópticas de la FCFM es la fabricación de un microscopio a partir de materiales reciclados, como la cámara de un celular, un trozo de madera y un acrílico. Así se construyeron mil microscopios en un año y participaron cerca de 4 mil estudiantes de secundaria y preparatoria de Oaxaca y Puebla.
