Señales de materia oscura en una mina de Minnesota

Artículo publicado por Ron Cowen el 3 de mayo de 2011 en Science News

Se informa de posibles pruebas de WIMPs, apoyando las afirmaciones de un experimento con sede en Italia.

Un experimento en Minnesota es el primero en apoyar una debatida afirmación sobre que unos detectores en otro continente habían encontrado pruebas de partículas conocidas como WIMPs.

Las WIMP son partículas teóricas que se consideran los candidatos principales para la materia oscura, el material invisible que se cree que forma más del 80 por ciento de la materia del universo.  En el experimento de Minnesota, conocido como COGENT, un trozo de germanio del tamaño de una pastilla de hockey, en las profundidades de una antigua mina de hierro, intenta registrar las raras colisiones con las WIMPs.

Desarrollo de la distribución de materia oscura


En los datos recopilados a lo largo de 15 meses, los investigadores de COGENT detectaron una variación estacional en la tasa de colisión – mayor en verano y menor en invierno – similar a lo que se vio hace 13 años en un experimento mayor, usando distintos detectores en Italia. Los investigadores de ese experimento, DAMA/LIBRA, han atribuido los resultados al movimiento de la Tierra a través de una nube de WIMPs (acrónimo de partículas masivas de interacción débil) (SN: 5/10/08, p. 12). Pero muchos físicos han dudado de dicha interpretación dado que, hasta ahora, ningún otro experimento había encontrado resultados similares.

El líder del equipo de COGENT, Juan Collar de la Universidad de Chicago, presentó los nuevos hallazgos el 2 de mayo en Anaheim, California, en una reunión de la Sociedad Física Americana. Collar dijo que no debatiría los resultados con los periodistas hasta que los artículos que describen el trabajo se publiquen on-line.

Los nuevos resultados de COGENT tienen las características que se esperarían de una detección de materia oscura, “algo muy similar a lo que DAMA ha visto”, dice el teórico Dan Hooper del Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi en Batavia, Illinois, que asistió a la charla de Collar. “Todo lo que desearías tener, si fuese materia oscura, básicamente está ahí”.

Los hallazgos no constituyen un descubrimiento de la materia oscura, no obstante, debido a que la probabilidad de que tales resultados aparezcan por casualidad es demasiado alta para que los científicos lo califiquen como demostración, apunta Hooper.

Las WIMPs son las candidatas preferidas para partículas de materia oscura debido a que se han predicho en teorías que intentan unificar las fuerzas y partículas conocidas en la naturaleza. Las características predichas para las WIMPs se corresponden con las propiedades esperadas para la materia oscura cósmica, el pegamento gravitatorio que mantiene unidas a las galaxias y permite que se formen (SN: 8/28/10, p. 22).

De ser correctos, los resultados de COGENT implican que las WIMPs tienen una masa relativamente baja, aproximadamente de cinco a diez veces la masa del protón, dicen Katherine Freese de la Universidad de Michigan en Ann Arbor. Recientes resultados de otros experimentos parecen estar en conflicto con el experimento, pero pueden no ser tan sensibles como COGENT a las colisiones con partículas de una masa tan baja (SN: 5/7/11, p. 12).

Los hallazgos de COGENT intrigan a Freese, quien, junto a otros investigadores, predijo en la década de 1980 que la variación estacional sería una señal de la materia oscura. La idea supone vastos halos de WIMPs rodeando a las galaxias, incluyendo la Vía Láctea. La Tierra cruzaría el gato de WIMPs de la Vía Láctea más rápido en verano que en invierno debido a que su órbita alrededor del Sol se correspondería con la rotación de la galaxia dentro del halo de WIMPs. En invierno, la órbita de la Tierra estaría en sentido opuesto a la rotación de la galaxia. Por lo que los detectores deberían ver más colisiones en verano que en invierno – la tendencia se ha visto tanto en DAMA/LIBRA como en COGENT.

El teórico Neal Weiner de la Universidad de Nueva York dice que sus cálculos indican que el equipo de COGENT tuvo mucha suerte, o vio una variación inusualmente alta en la tasa de colisión, para ser capaz de hacer una detección tan tentadora con apenas 15 meses de datos.

Los teóricos se ven cada vez más desafiados para identificar las propiedades de la materia oscura que podrían explicar por qué algunos experimentos ven signos de estas partículas mientras que otros no, dijo Weiner el 2 de mayo en una reunión sobre materia oscura.


Autor: Ron Cowen
Fecha Original: 3 de mayo de 2011
Enlace Original

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Comments (10)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Artículo publicado por Ron Cowen el 3 de mayo de 2011 en Science News Se informa de posibles pruebas de WIMPs, apoyando las afirmaciones de un experimento con sede en Italia. Un experimento en Minnesota es el primero en apoya…..

  2. Con tantos experimentos para intentar detectar la MO y tantos resultados aparentemente contradictorios aquí hay un follón que no se aclara ni dios (seguro que ahora, si existiese, estaría riendo y murmullando “pobres humanos que no son capaces ni de saber de que está hecho el 80% del universo”). Lubos Motl en su blog pone un poco de orden en todo este lío. Resumiendo parece que la cosa está así:
    Experimentos que afirman haber detectado la MO: COGENT, DAMA/LIBRA, PAMELA
    Experimentos que afirman que aún no se ha detectado la MO: CDMS, XENON10,XENON100
    El segundo grupo afirma que las conclusiones del primer grupo son solo por afán de protagonismo y que no hay datos objetivos. Aún no se sabe quien tiene razón, sin embargo, los nuevos datos de COGENT tienen algo nuevo e importante, por un lado han encontrado una evidencia de 2,8 sigmas de que la señal detectada varía periodicamente y anualmente (coincide con lo esperado para una señal de MO) y por otro lado calculan con una exactitud sin precedentes las características que tendría la hipotética MO: Energía: 7-8 GeV, Sección eficaz: 0,1 femtobarn.
    Con esta exactitud esta señal se confirmará o se refutará rápidamente. Si esta señal se confirmase por fin se resolvería uno de los misterios más grandes de la ciencia e incluso se podría proclamar también el descubrimiento de la Supersimetría. Lubos incluso piensa que la señal de COGENT podría ser el fotino o sea la partícula supersimétrica del fotón, casi nada…

  3. Javi

    La Tierra cruzaría el gato de WIMPs de la Vía Láctea más rápido en verano que en invierno debido a que su órbita alrededor del Sol se correspondería con la rotación de la galaxia dentro del halo de WIMPs. En invierno, la órbita de la Tierra estaría en sentido opuesto a la rotación de la galaxia. Por lo que los detectores deberían ver más colisiones en verano que en invierno

    Mmmm… ¿eso no supone que la materia oscura está “en reposo” respecto a la Vía Láctea que sí que se mueve? La estacionalidad observada podría ser al revés sólo con que la materia oscura estuviese moviéndose en la dirección en la que la tierra se mueve en verano para que la velocidad relativa entre la tierra y la materia oscura se anulara en esa época del año. ¿me estoy equivocando?

    • Jorge

      Sin ser un expertoteórico, diría que la velocidad de traslacion de la tierra es mucho menor que la de las particulas que nos atraviesan constantemente.pero es cierto que las comparo con particulas conocidas y esto podria ser un error

    • Javi tienes toda la razón. Muy buena observación. Los modelos más aceptados actualmente de materia oscura son los de “Materia oscura fría”. Esto quiere decir que las velocidades de las partículas de MO son bajas. Entiendo que los físicos consideran que la velocidad de las partículas de MO debe ser despreciable comparada con la velocidad de rotación del sol alrededor de la galaxia.

  4. Demasiado incertidumbre en lo que respeta a la MO.

  5. Nelson P.

    En este tema me salta una duda que nace de mi ignorancia y quisiera, si es posible, me aclararan ¿Cual es la diferencia entre materia Oscura y Anti-Materia?

    Muchas Gracias

    • Sergio

      Por lo ahora conocido, y explicado tb por alguien con mucha ignorancia sobre el tema.

      La Anti-Materia es a grandes rasgos lo mismo que la materia solo que el signo es contrario, asi pues tenemos que un proton es positivo un anti-proton es negativo, un electron es negativo un anti-electron tendria una carga positiva.
      Asi que la materia se organizaria en atomos un tanto distintos. Por ejemplo el hidrogeno 1 proton en el nucleo y un electron en la corteza seria su anti-hidrogeno 1 anti-proton de nucleo y 1 anti-electron en la corteza. La peculiaridad de la anti-materia conocida es que al unirse con la materia se aniquilan entre ellas y se transforman en energia.

      La materia oscura es “algo” que se presupone que existe por la evidencia de que la materia del universo se va expandiendo y alejando cada vez mas sin explicacion logica conocida, asi que se crea ese “algo” para intentar explicarlo… Pero creo que seguimos lejos de saber si realmente es materia desconocida por nosotros hasta ahora u otro tipo de interaccion de algun tipo de otras cosas que no tienen por que ser nueva materia.

      Creo que eso es a grandes rasgos la diferencia. Ruego que si me equivoco me rectifiquen.

      Un saludo
      Sergio.

      • La primera parte es correcta pero en la segunda has confundido la materia oscura con la energía oscura. La materia oscura se piensa que existe debido a la extraña dinámica de rotación de las estrellas en las galaxias, al análisis de datos del fondo cósmico de microondas y otras evidencias. La energía oscura se piensa que es responsable de la expansión ACELERADA del universo.

  6. Es como dice Planck y se tiene un buen indicio de la MO cuando podemos observar lentes gravitaciones a grandes distancias, confirmando de paso, las predicciones que en este sentido realiza la Relatividad General.

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