El campo magnético terrestre puede sesgar cómo se miden las tormentas con muones

Las tormentas eléctricas no solo iluminan el cielo: sus campos eléctricos pueden modificar levemente el paso de partículas que llegan a la superficie desde las cascadas de rayos cósmicos. Un análisis de observaciones reunidas durante casi una década sugiere que, para interpretar esa señal, hay que tener en cuenta otro actor menos visible: el campo magnético de la Tierra.

El trabajo examinó 487 episodios registrados entre abril de 2011 y diciembre de 2020 por el telescopio de muones GRAPES-3, instalado en Ooty, India. Los muones son partículas que se producen cuando los rayos cósmicos chocan con la atmósfera; muchos atraviesan la materia con facilidad y llegan al suelo. Cuando atraviesan una tormenta, el intenso campo eléctrico de las nubes puede acelerar o frenar parte de esas partículas, y eso altera ligeramente el número que registra el instrumento.

Al ordenar los eventos según la dirección desde la que llegaban los muones, el equipo encontró casi seis veces más señales de tormenta en el este que en el oeste. Esa diferencia no implica que hubiera seis veces más tormentas reales hacia el este. Indica, en cambio, que el telescopio era más sensible a sus efectos en esa dirección.

Para averiguar por qué, los investigadores combinaron los registros con simulaciones de las cascadas de partículas en la atmósfera. Su explicación es que el campo geomagnético filtra de manera distinta las partículas cargadas que llegan desde cada dirección. Como consecuencia, cambia la proporción entre muones con carga positiva y negativa que alcanza el detector. Esa proporción hace que un mismo campo eléctrico de tormenta produzca una señal más fácil de detectar desde el este que desde el oeste.

Las simulaciones reprodujeron una relación este-oeste cercana a la observada. Cuando los autores fijaron artificialmente la misma proporción de cargas para todas las direcciones, la asimetría desapareció. El resultado refuerza la idea de que la diferencia procede de la interacción entre el campo magnético terrestre y las partículas, no de una mayor frecuencia de tormentas en un punto cardinal.

La corrección es importante porque los muones ofrecen una forma indirecta de estudiar la electricidad dentro de las nubes, una región difícil de medir de manera directa. Los autores estiman que distintos modelos de interacción de partículas introducen variaciones de hasta alrededor de 14% en los potenciales eléctricos inferidos. Harán falta análisis independientes y observaciones en otros instrumentos para determinar hasta qué punto este ajuste puede generalizarse fuera de las condiciones del telescopio GRAPES-3.