La búsqueda de materia oscura se estrecha en el LHC

Colisiones en CMSLos físicos están más cerca que nunca de encontrar la fuente de la misteriosa materia oscura del universo, tras un año mejor de lo esperado de investigación en el detector de partículas Compact Muon Solenoid (CMS), parte del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN en Ginebra.

Los científicos han llevado ahora a cabo la primera ejecución completa de experimentos que impactan protones entre sí casi a la velocidad de la luz. Cuando estas partículas sub-atómicas colisionan en el corazón del detector CMS, las energías y densidades resultantes son similares a las de los primeros instantes del universo, inmediatamente tras el Big Bang hace unos 13 700 millones de años. Las condiciones únicas creadas por estas colisiones pueden llevar a la producción de nuevas partículas que habrían existido en esos primeros instantes y que desde entonces han desaparecido.

Los investigadores dicen que están en camino de ser capaces de confirmar o descartar una de las principales teorías que podría resolver muchas de las grandes preguntas de la física de partículas, conocida como supersimetría (SUSY). Muchos esperan que pudiera ser una extensión valida del Modelo Estándar de la física de partículas, la cual describe las interacciones de las partículas subatómicas conocidas con una asombrosa precisión, pero no logra incorporar la relatividad general, la materia oscura ni la energía oscura.

La materia oscura es una sustancia invisible que no puede detectarse directamente, pero cuya presencia se deduce a partir de la rotación de las galaxias. Los físicos creen que forma aproximadamente un cuarto de la masa del universo, mientras que la materia visible y común apenas forma un 5% del mismo. Esta composición es un misterio, lo que lleva a intrigantes posibilidades de una física aún por descubrir.

El Profesor Geoff Hall del Departamento de Física en el Imperial College de Londres, que trabaja en el experimento CMS, dijo: Hemos dado un importante paso adelante en la búsqueda de la materia oscura, aunque no se ha realizado hasta el momento ningún hallazgo. Estos resultados han llegado más rápido de lo esperado, debido a que el LHC y el CMS funcionaron mejor el año pasado de lo que habíamos esperado, y ahora somos muy optimistas respecto a las promesas de captar supersimetría en los próximos años”.

La energía liberada en las colisiones protón-protçon del CMS se manifiestan como partículas que salen volando en todas direcciones. La mayor parte de las colisiones producen partículas conocidas, pero en raras ocasiones, se producen algunas nuevas, incluyendo las predichas por SUSY – conocidas como partículas supersimétricas, o “partículas-s”. La partículas-s más ligera es un candidato natural para la materia oscura dado que es estable y CMS sólo “vería” estos objetos a través de la ausencia de su señal en el detector, lo que llevaría a un desequilibrio entre energía y momento.

Para buscar las partículas-s, el CMS busca colisiones que produce dos o más “chorros” de energía (cúmulos de partículas viajando aproximadamente en la misma dirección) y una pérdida significativa de energía.

El Dr. Oliver Buchmueller, también del Departamento de Física en el Imperial College de Londres, pero con sede en el CERN, explica: “Necesitamos una buena comprensión de las colisiones comunes, de forma que podamos reconocer las inusuales cuando sucedan”. Tales colisiones son raras, pero pueden reproducirse por la física conocida. Examinamos unos 3 billones de colisiones, y encontramos 13 “similares a SUSY”, alrededor del número esperado. Aunque no se han encontrado pruebas de partículas-s, estas medidas estrechan el área de búsqueda para la materia oscura de forma significativa”.

Los físicos están esperando las ejecuciones de 2011 del LHC y CMS, que se espera que traigan datos que pudiesen confirmar la supersimetría como explicación de la materia oscura.

El experimento CMS es uno de los dos experimentos de propósito general diseñado para recopilar datos del LHC, junto con ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS). El Grupo de Física de Alta Energía del Imperial College ha desempeñado un papel clave en el diseño y construcción del CMS y ahora, muchos de los miembros trabajan en la misión para encontrar nuevas partículas, incluyendo la esquiva partícula del bosón de Higgs (si es que existe) , y resolver algunos de los misterios de la naturaleza, tales como de dónde procede la masa, por qué no hay antimateria en el universo, y si hay más de tres dimensiones espaciales.


Autor: Simon Levey
Fecha Original: 26 de enero de 2011
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Comments (18)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Los físicos están más cerca que nunca de encontrar la fuente de la misteriosa materia oscura del universo, tras un año mejor de lo esperado de investigación en el detector de partículas Compact Muon Solenoid (CMS), parte del …..

  2. [...] This post was mentioned on Twitter by Ismael Valladolid, Karla Segura Ch., Omar Audicio, Ever Heisenberg , Lore and others. Lore said: RT @CienciaKanija: La búsqueda de materia oscura se estrecha en el LHC http://bit.ly/fViuq6 [...]

  3. Francisco

    “El Dr. Oliver Buchmueller, también del Departamento de Física en el Imperial College de Londres, pero con sede en el CREN”

    ¿No debería poner CERN?

  4. Hector04

    son momentos histricos estos, gracias a los europeos dispuestos a pagar en investigación en vez de producción de armas, que ejemplo dan al mundo.

  5. OzzyBulla

    ¿Que pasa con los títulos? En él, y en cada lugar donde se menciona la abominable MO podría reemplazarse por gravitones, bosones higgs o que se yo, SALVO materia oscura. Siempre he pensado que este engendro no es mas que un velo para ocultar el que no entendemos la gravedad; pero lo peor es que es una contradicción conceptual; algo que no puede ser como tal, ya que en el mismo momento en que la detecten, dejaría de existir; puesto que sería tal o cual cosa, pero no materia oscura.

    • Pero hasta que sepamos qué es, no es un mal nombre. Puede ser que la gravedad funcione de otra manera, pueden ser partículas supersimétricas, cualquiera de las otras ideas que se han pensado sobre la materia oscura o algo que para nada nos esperemos. Pero no vamos a decir que sean “gravitones, bosones higgs o que se yo” mientras no sepamos lo que es.

  6. sargentopez

    Estoy convencido de que deben existir al menos 4 dimensiones espaciales. Una onda en la superficie de un lago bidimensional no puede existir, salvo que sea una perturbación de una tercera dimensión: profundidad.
    No veo de qué otra forma pueden existir las ondas no mecánicas, ni las deformaciones espaciales de la relatividad, ni la expansión del universo sin la existencia de una cuarta dimensión.

    • wakimey

      ey!!!! sargentopez, pasatelo hombre deja que los demás fumemos…

    • jurl

      Hay ondas longitudinales y transversales xD. Las que se transmiten por rarefacción (dilatación y contracción del medio al avance del frente de onda) no necesitan ninguna tercera dimensión, se propagan perfectamente bidimensionalmente. A mayores, y en una aproximación más abstracta, una de las ondas de tu estanque propuesto -la ideal, digámoslo- realmente se propaga por la interfaz, es decir, el medio límite o la frontera entre el aire y el agua, y esa película superficial de agua responde a unos equilibrios (tensión superficial, por ejemplo) que ya colocan todo el escenario en tres dimensiones, aunque parezca que sean simplemente dos.

      Pero incluso habría propagación de ambos tipos en un medio estrictamente bidimensional, lo que tú percibes como “altura” en realidad es la amplitud de la onda, “la energía que porta”, eso se expresa físicamente en el campo gravitatorio terrestre como subir o bajar (energía potencial gravitatoria), pero esa amplitud podría expresarse bidimensionalmente de cualquier otra forma.

      Creo que me explico como el culo xD.

      • OzzyBulla

        ¿Dices algo así como mayor presión o mayor densidad que la del medio circundante para las crestas y menor para los valles?

        • jurl

          Más o menos. En el caso de las ondas acústicas (las de sonido), es así, sí, o las sísmicas, efectivamente (más densidad – menos densidad, el desplazamiento de las partículas de materia sobre sus puntos de equilibrio se hace sobre la estructura del material, es decir, sus fuerzas de cohesión), en este caso hablaríamos de energía potencial elástica . El segundo parágrafo me refería literalmente a las olas del mar, donde hay crestas y valles tal cual xD. Una cresta aquí es energía potencial gravitatoria (se eleva literalmente sobre el nivel del mar para volver a caer).

      • sargentopez

        Es cierto que pueden haber ondas en un espacio bidimensional, siempre serán un traspaso de energía a modo de juego de billar, en un medio como el aire por ejemplo. Por eso he escrito que no se pueden explicar las ondas “no mecánicas” sin una cuarta dimensión.
        Da la impresión de que solo percibimos la superficie tridimensional de un espacio de cuatro dimensiones, como si solo pudieramos ver los reflejos de las ondas del agua sobre una pared, pero no pudieramos ver que el medio original del que parten es de tres dimensiones.
        En realidad no entiendo la cuántica de ninguna forma sin al menos otra dimensión, empezando por la misteriosa desaparición de los electrones mientras cambian de un nivel orbital a otro, simplemente es inmediato, no atraviesan el camino intermedio. Como reflejos en una pared.
        Probablemente la teoría de cuerdas consiga algún día explicar estas cosas, pero vamos, de más de tres dimensiones espaciales no nos libramos fijo.

        • jurl

          A ver, que me explico muy mal. No estoy diciendo que estés equivocado -en absoluto: mucha gente piensa exactamente lo que tú-, lo que digo es que no es necesario añadir una dimensión extra para explicar los fenómenos que citas. Si se hace es por otros motivos más profundos, en parte por elegancia matemática del modelo, y en parte porque una dimensión matemática es una cosa muy concreta pero eso trasladado al mundo real la cosa ya baila. Por ejemplo, el tiempo funciona como una dimensión más, con una restricción en el grado de libertad muy importante, que sólo podemos desplazarnos en un sentido (del pasado al futuro, que sepamos, naturalmente), pero técnicamente tenemos en efecto cuatro dimensiones (y así las trata la mecánica relativista, “por igual”).

          Por ejemplo, la misteriosa desaparición de los electrones (el efecto túnel, pongamos por caso), puede ser entendido si quieres como una especie de atajo en una dimensión extra, aunque esto tomado tal cual tendría bastantes problemas, la idea en bruto es válida, pero yo personalmente (cada cual tenemos nuestras manías xD) prefiero verlo como que en realidad el electrón es “más” una onda que, como el Terminator de metal fundido, se “escurre” por donde le da la gana y pasa a través de “rendijas” que si fuese enteramente “sólido” no podría. Esto tampoco es así tal cual, es otra forma infumable de describirlo, pero lo comento para ilustrar que a la luz de lo que sabemos, no son imprescindibles dimensiones extra. No aun, aunque quizá el LHC tenga algo que decir y antes de lo que parece xD.

          Hago la puntualización para que el debate esté en su medida correcta. De hecho, si no estoy equivocado algunas teorías requieren no una dimensión más como dices tú, sino hasta 17 (y el subsiguiente debate de por qué sólo “se perciben” 4 llega a niveles, más que solipsistas, paranoicos xD). Unos argumentan que son necesarias y reales, otros que no. La solución… esperemos vivir para verla xD. Seguramente que no será ni una ni otra xD.

          • OzzyBulla

            discutiendo acerca de las teorías unificadoras con un gran amigo terminamos por decírnos que nuestro cerebro está moldeado y limitado por nuestros sentidos. Nuestra vista solo percibe 2 dimensiones espaciales y por eso entendemos los cuadtros, las fotografías y el cine; la dimensión de profundidad la deduce nuestra mente a partir del aprendizaje y de la telemetría realizada por la comparación de lo que cada ojo ve y de la experiencia relacionada con el tacto. Entender intuitivamente un espacio-tiempo de 11 dimensiones (era a propósito de Ed Witten la cosa) sería como para una parsona ciega de nacimiento entender los diferentes colores. Me dejó cautivado la analogía

  7. Jajajajajajaja Wakimey, se nos va a fundir el bombillito, bueno es cierto que algunos acontecimientos no pueden explicarse sin el descubrimiento por lo menos de otra dimensiòn màs y barato me lo encuentro y es la preocupaciòn de Sargentopez, ya veremos.

  8. Hola, soy del blog:

    fdsxxi.blogspot.com

    Se trata de un blog que selecciona artículos interesantes y redirecciona desde allí hasta el post de origen. He elegido uno suyo, me gustaría saber si le molesta (en cuyo caso quitaría inmediatamente el link) y si podría volver hacerlo en el futuro. Gracias.

  9. Si llegaste de rebote, indica que te has interesado el tema en cuestiòn, eso es importante para todo el que de una u otra forma està Kanijiando aquì, porque segùn puedo ver los temas tratados son de altos kilates, sigues consultando y cuestionando todo lo que puedas observar que te cobraremos US$0.02 en el año 2,800.

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