Caracterización de densidad de masa mediante rayos cósmicos: desarrollos metodológicos y aplicaciones geofísicas

Abstract

La muografía es un método geofísico no invasivo que mide la absorción de muones para inferir la distribución de densidad de masa de cuerpos geológicos. Además, al realizar mediciones continuas, la muografía permite estudiar la variación del flujo de muones a través de diferentes regiones de cuerpos geológicos a lo largo del tiempo. En esta tesis, desarrollamos nuevas aplicaciones de la muografía en geofísica, abordando tanto el desarrollo metodológico como el procesamiento y análisis de datos en dos experimentos: en el Laboratorio de Rocas Subterráneo de Mont Terri (Suiza) y en el volcán Copahue (Argentina/Chile). En este contexto, estimamos numéricamente el flujo de muones a cielo abierto mediante simulaciones Monte Carlo utilizando el código CORSIKA, considerando factores como el campo magnético terrestre y características atmosféricas locales. Estos resultados son particularmente relevantes para experimentos a grandes altitudes. Este trabajo fue publicado en una revista científica internacional revisada por pares. El experimento en Mont Terri permitió el desarrollo de la muografía en geociencias. Encontramos que las variaciones de temperatura atmosférica influyen significativamente en las mediciones subterráneas. En consecuencia, propusimos una metodología para corregir este efecto y estimamos las variaciones en el almacenamiento de agua subterránea en el sitio. Estos resultados fueron objeto de dos publicaciones en revistas científicas internacionales revisadas por pares. En el volcán Copahue, realizamos la primera radiografía de muones en un volcán de un país americano. Este estudio permitió mapear contrastes de densidad, revelando estructuras de coladas de lava, ceniza y hielo, corroboradas con imágenes satelitales y observaciones in situ. Además, recolectamos muestras de roca representativas del rango de alteración hidrotermal para su estudio en laboratorio. Estos resultados serán presentados en una publicación en una revista científica internacional revisada por pares. Los desarrollos presentados en esta tesis expanden el campo de aplicación de la muografía, mostrando su potencial para mejorar la comprensión de procesos geofísicos en contextos diversos.