lunes, 23 de marzo de 2009

Positrones ofrecen evidencia sobre la materia oscura

Un observatorio en órbita pudo haber encontrado la primera evidencia indirecta de la materia oscura en partículas que chocan en el espacio y desaparecen, como si se tratara de una bocanada de humo.

El "humo" en este caso consta de positrones, la contraparte en antimateria de los electrones. La constante lluvia de partículas energéticas que bombardean la superficie de la Tierra, conocidas como rayos cósmicos, contiene muchos más positrones que lo que estimaban los científicos, según un estudio que publica Nature.

Los positrones y otras partículas de antimateria puede entrar en el flujo de rayos cósmicos de tres maneras. Uno es cuando los rayos cósmicos colisionan con los átomos que se extravían en el espacio interestelar, produciendo una lluvia de partículas. La segunda conocida como una "fuente secundaria", es similar a lo que sucede dentro de aceleradores de partículas y se presume que la mayoría provienen de positrones. Otra posibilidad es que se produzcan en los campos magnéticos de los púlsares, restos estelares de las explosiones de supernovas, o microquasar, galaxias distantes con núcleos activos.

La tercera y más emocionante opción es que son resultado de la colisión de partículas de materia oscura. Los candidatas para la materia oscura, pero que se estima es el 23 % del Universo, son partículas que interactúan débilmente conocidas como WIMP, que cuando dos de estas partículas colisionan, se aniquilan entre sí en una ráfaga de energía y crean una nube de partículas de materia y antimateria en el espacio. La teoría ha sido una de las favoritas de los físicos durante años, pero hasta ahora, nadie había detectado pruebas de estas colisiones.

Para medir la abundancia de positrones en los rayos cósmicos, el equipo utilizó los datos del instrumento PAMELA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics), que puso en marcha a bordo de un satélite ruso en junio de 2006. A diferencia de los anteriores instrumentos de búsqueda de la antimateria, PAMELA puede determinar no sólo el tipo de partículas, sino también su energía.

El equipo calculó la fracción de positrones en distintas energías. Encontraron que a medida que la energía se incrementó, sucedió algo igual con el porcentaje de positrones. Este repunte descarta fuentes secundarias como la principal fuente de positrones, y refuerza el caso de la materia oscura.

Esta no es la primera vez que esta idea ha surgido. En agosto, el equipo de PAMELA con cautela prenseto estos resultados en dos conferencias de Estocolmo y Filadelfia, provocando una avalancha de opiniones provenientes de físicos de todo el mundo. Algunos emprendedores físicos extrajeron los datos para analizarlos ellos mismos. En respuesta, el equipo de PAMELA publicado sus datos en el sitio arXiv.org desde octubre. Más de 100 documentos han surgido desde entonces y más de la mitad de ellos abogan por la materia oscura.

Pero no tan rápido. El mismo equipo publicó un estudio en febrero diciendo que una medida de anti-protones puede explicarse sólo a partir de los rayos cósmicos que golpean el polvo interestelar, sin necesidad de la materia oscura en absoluto. "Los datos limitan considerablemente las contribuciones de fuentes exóticas, por ejemplo, la materia oscura", escribió el equipo. La comunidad de físicos comunidad suspiró - quizá no sea la materia oscura, después de todo-.

Esta aparente contradicción no moleste a Picozza, lider de la investigación. Ambos resultados reducen el número de posibilidades. "Hay muchos modelos", dijo. "No se ve nada de anti-protones, por lo que estos modelos son más o menos excluidos. Pero quedan muchos otros modelos que sugieren los positrones ".

Los púlsares todavía no reducen las opciones. Otros físicos son prudentes a la hora de concebir a la materia oscura como solución. "Es muy interesante encontrarla, pero no sabemos aún si tenemos que hacer referencia a explicaciones de algunas partículas exóticas" dice el físico Yousaf Butt del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "No cabe duda de otras explicaciones prosaicas".

Más datos de PAMELA en mediciones de energías más altas en combinación con observaciones de otros observatorios ayudará a determinar la fuente en que produce más positrones.

"Los púlsares son menos exóticos, pero aún son muy importantes", comenta Picozza. "Si con esta información se interpreta en el futuro la materia oscura, es muy importante su descubrimiento".

§ Nature

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