Madrid. Por primera vez, las partículas de muones de alta energía creadas en la atmósfera permitieron explorar estructuras de tormenta de una manera que las técnicas de visualización tradicionales no pueden.

El detalle que ofrece esta nueva técnica podría ayudar a los investigadores a modelar tormentas y efectos meteorológicos relacionados. Esto también podría conducir a sistemas de alerta temprana más precisos.

Un equipo de investigadores, dirigido por Hiroyuki Tanaka, de Muographix en la Universidad de Tokio, ofrece a la meteorología una forma novedosa de detectar y explorar ciclones tropicales, utilizando una peculiaridad de la física de partículas que tiene lugar sobre nuestras cabezas todo el tiempo.

“Probablemente hayas visto fotografías de ciclones tomadas desde arriba, que muestran vórtices de nubes arremolinadas; sin embargo, dudo que hayas visto un ciclón desde un lado, tal vez como un gráfico de computadora, pero nunca como datos reales captados por sensores”, destacó Tanaka.

“Lo que ofrecemos al mundo es la capacidad de visualizar fenómenos meteorológicos a gran escala, como ciclones, desde una perspectiva 3D, y también en tiempo real. Hacemos esto usando una técnica llamada muografía, que se puede considerar como un rayo X, pero para ver dentro de cosas enormes.”

La muografía crea imágenes similares a rayos X de objetos grandes, incluidos volcanes, pirámides, cuerpos de agua y ahora, por primera vez, sistemas meteorológicos atmosféricos. Los sensores especiales llamados centelleadores se unen para formar una cuadrícula, un poco como los píxeles del sensor de la cámara de su teléfono inteligente.

Sin embargo, estos centelleadores no ven luz óptica, sino partículas llamadas muones que se crean en la atmósfera cuando los rayos cósmicos del espacio profundo chocan con los átomos en el aire.

Los muones son especiales porque atraviesan la materia fácilmente sin dispersarse tanto como otros tipos de partículas. Sin embargo, la pequeña cantidad que se desvía cuando pasan a través de materia sólida, líquida o incluso gaseosa puede revelar detalles de su viaje entre la atmósfera y los sensores. Al captar una gran cantidad de muones que pasan a través de algo, se puede reconstruir una imagen de ello.

Núcleo cálido

“Tomamos imágenes con éxito del perfil vertical de un ciclón, y esto reveló variaciones de densidad esenciales para comprender cómo funciona ese fenómeno. Las gráficas muestran secciones transversales del que pasó por la prefectura de Kagoshima en el oeste de Japón. Me sorprendió ver claramente que tenía un núcleo cálido de baja densidad que contrastaba dramáticamente con el exterior frío de alta presión. No hay absolutamente ninguna forma de captar dichos datos con sensores de presión tradicionales y fotografía”, sostuvo Tanaka.

El detector que utilizaron los investigadores tiene un ángulo de visión de 90 grados, pero Tanaka prevé combinar sensores similares para crear estaciones de observación hemisféricas y, por tanto, omnidireccionales, que podrían colocarse a lo largo de la costa.

Estos podrían potencialmente ver ciclones a una distancia de hasta 300 kilómetros. Aunque los satélites ya rastrean estas tormentas, el detalle adicional que ofrece la muografía podría mejorar las predicciones sobre las tormentas que se aproximan.

El artículo se publicó en Scientific Reports.