Los resultados cuestionan los méritos de los experimentos de axiones

Los primeros resultados de una serie de “experimentos de “iluminar a través de un muro” han puesto límites restrictivos a las propiedades del axión — una partícula hipotética que podría explicar la esquiva materia oscura. Los resultados, que fueron tomados por el experimento BMV en Toulouse, Francia y el experimento GammeV en el Fermilab en los Estados Unidos, ponen en duda los méritos de otros experimentos similares en desarrollo.

Láser en el experimento GammeV en el Fermilab en los Estados Unidos. (Crédito: GammeV/Fermilab)

La única prueba para los axiones llegó en 2005, cuando los investigadores del experimento PVLAS en Italia notaron una ligera rotación en la polarización de un rayo láser que pasaba a través de un campo magnético. Aunque los investigadores más tarde encontraron que de hecho era un error en los aparatos más que una verdadera señal de axiones, ya se había comenzado a construir muchos otros experimentos para ver si realmente podía haber axiones con el tipo de parámetros sugeridos por PVLAS — ALPS en el laboratorio DESY en Alemania; OSQAR en el CERN; LIPSS en el Laboratorio Jefferson en los Estados Unidos; y BMV y GammeV.

El principio de todos estos experimentos es lanzar un rayo láser a través de un campo magnético sobre un muro grueso que tiene un detector de fotones en el otro lado. Normalmente ninguno de los fotones del rayo pasaría a través del muro, pero si uno de los fotones del campo magnético se combinase con otro del rayo para producir un axión, el axión atravesaría el muro sin impedimentos. Una vez atravesado, este axión se convertiría de nuevo en fotón registrando una señal en el detector, demostrando de esta forma la existencia de los axiones.

Los experimentos BMV y GammeV no han detectado tal señal. El equipo BMV descarta la existencia de un axión con la masa de PVLAS y parámetros de acoplamiento de fotones con una certeza del 99,9% (Phys. Rev. Lett. 99 190403), mientras que el equipo GammeV incrementa esta certeza al 99,9999% (arXiv:0710.3783v1). El equipo de GammeV también puso la mayor restricción en la fuerza del acoplamiento de los axiones a fotones — suponiendo una masa aproximada de 1 meV — o menos de 5 × 10-7 GeV-1.

Pruebas ‘redundantes’

Carlo Rizzo del equipo de BMV dijo a physicsworld.com que esto hace que el resto de experimentos con axiones, los cuales aún tienen que publicar sus primeros datos, sean mayormente redundantes. “Hasta donde comprendo, no hay más razones especiales para buscar partículas similares a los axiones en el rango de masa y acoplamiento constante que ya han sido excluidos”, dijo.

Pero esta opinión no es compartida por Andreas Ringwald de DESY. Apunta que el experimento ALPS de DESY y otros serán más sensibles a la masa que un orden de magnitud, y por tanto podrían ser capaces de detectar otras partículas aparte de los axiones. Esto incluye nuevas partículas ligeras como las predichas en las extensiones “supersimétricas” del actual Modelo Estándar de la física de partículas. Con una pequeña modificación, dijo, los experimentos podrían ser capaces de detectar las hipotéticas partículas “camaleón”. Tales partículas, con cambios en su masa dependiendo de la densidad de materia en la que habitan, podrían explicar la expansión acelerada del universo.

“Creo que estos experimentos [de axiones] apenas han arañado un trozo de un terrotorio anteriormente desconocido”, dijo Ringwald. “Más experimentos como ALPS u OSQAR tienen el potencial de profundizar verdaderamente en parámetros del espacio anteriormente inexplorados”.


Autor: Jon Cartwright
Fecha Original: 21 de noviembre de 2007
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