PAMELA al desnudo

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La colaboración europea PAMELA ha terminado con meses de especulación sobre las afirmaciones de que su satélite orbital alrededor de la Tierra podría haber encontrado los restos de aniquilación de materia oscura.

En un borrador subido al servidor de arXiv la semana pasada, la colaboración presenta datos que sugieren que los rayos cósmicos sobre la atmósfera de la Tierra contienen un exceso de positrones de alta energía. Este exceso, dice el autor, “puede constituir la primera prueba indirecta de las aniquilaciones de partículas de materia oscura” — aunque añaden que podría haber otras explicaciones, tales como la presencia de un púlsar cercano (arXiv:0810.4995).

Los datos de PAMELA vieron brevemente la luz del día en una presentación en la conferencia de física de alta energía en Filadelfia, Estados Unidos, a principios de agosto. En ese momento los científicos del público hablaron del significado implícito de un exceso de positrones en las búsquedas de materia oscura, una entidad desconocida que se cree que forma el 23% de la energía total del universo. Pero debido a que los investigadores de PAMELA estaban planeando enviar su trabajo a Nature, la cual tiene una estricta política de embargo, no tenían permitido hacer ningún comentario por sí mismos.

En un giro inusual, sin embargo, resultó que al menos uno de los asistentes a la conferencia había tomado imágenes de la fugaz diapositiva cuando un mes más tarde comenzaron a aparecer otros borradores en arXiv haciendo análisis de los datos.

“Queríamos poner nuestro resultados finales disponibles a la comunidad científica una vez finalizara el análisis de datos”, dijo el miembro de PAMELA Mirko Boezio a physicsworld.com, señalando que Nature permite a sus autores subir borradores a arXiv. “Dado que los datos de nuestra conferencia preliminar estaban empezando a ser usados por la gente, pensamos que este era un paso necesario — pero no menor – debido a que proporciona una referencia adecuada que reconoce de forma correcta toda la colaboración PAMELA y está disponible a toda la comunidad científica”.

Grandes cantidades de datos

Lanzado en junio de 2006, el satélite PAMELA (Carga de Exploración de Antimateria/Materia y Astrofísica de Núcleos Ligeros) fue diseñado por instituciones de Italia, Rusia, Alemania y Suecia para examinar la naturaleza de las antipartículas en los rayos cósmicos. Al contrario que otras misiones de rayos cósmicos, las cuales en su mayor parte consisten en vuelos cortos de globos, PAMELA opera en el espacio donde hay menos ruido de antimateria generada en la atmósfera. Además, el satélite ha estado trabajando sin descanso desde su lanzamiento y continuará así hasta el final de la misión después de diciembre de 2009.

El resultado de esto hasta ahora es un gran conjunto de datos de rayos cósmicos los cuales son estadísticamente robustos y se extienden a altas energías de aproximadamente 80 GeV. Esto indica que la fracción de posintrones respecto a electrones no baja regularmente con la energía, como se sugería en las predicciones teóricas de “línea base” (es decir, las predicciones que sólo tienen en cuenta la producción de positrones a partir de las interacciones entre los rayos cósmicos y el gas interestelar).

En lugar de esto, la fracción de positrones parece elevarse tras los 10 GeV, lo que implica que existe otra fuente desconocida de positrones.

La colaboración PAMELA dice que las posibilidades para esta fuente podrían ser un púlsar cercano o, más interesante, aniquilaciones de partículas de materia oscura.

“Los resultados de PAMELA son interesantes, y merecen la atención que están recibiendo”, dice Stéphane Coutu, físico experimental de alta energía en la Universidad Estatal de Pennsylvania que ha trabajado en la misión HEAT apoyada por la NASA para estudiar los rayos cósmicos desde globos. Pero, añade Coutu, “la interpretación exacta de lo que significa exactamente el exceso de alta energía de PAMELA seguirá siendo incierto durante algún tiempo, y el tema estará sujeto a mucho debate, me temo”.

¿Positrones o protones?

Parte del debate sobre los datos de PAMELA probablemente tratarán sobre cómo de efectivamente pasa por alto el satélite los protones, los cuales tienen la misma carga que los positrones y son miles de veces más abundantes en el cosmos. Aunque un espectrómetro magnético puede distinguir de forma efectiva entre electrones y positrones por el signo de la carga, es la longitud de las lluvias electromagnéticas en un calorímetro adyacente lo que determinar si cada positrón no es, de hecho, un protón.

La colaboración PAMELA dice que ha realizado pruebas en el laboratorio del CERN cerca de Ginebra que demostraron que sólo un protón de cada 100 000 engaña al calorímetro haciéndolo creer que es un positrón. Pero Coutu dice que el satélite podría haberse beneficiado de un “detector de radiación de transición” (TRD), el cual habría ayudado a descartar los protones de forma inequívoca. “Si las capacidades de discriminación de su instrumento son mucho menores de lo que creen, como uno puede imaginar en la ausencia de un TRD, entonces la salida podría ser exactamente lo que observan: un incremento de la energía en la fracción de partículas cargadas positivamente, lo cual podría deberse a algo más que los propios positrones”.


Autor: Jon Cartwright
Fecha Original: 4 de noviembre de 2008
Enlace Original

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