Partículas WIMP de materia oscura ocho veces más pesadas que el protón observadas en el centro de la Vía Láctea

Dan Hooper, físico del Fermilab, y Lisa Goodenough, postgraduada de la Universidad de Nueva York, han descubierto pistas de la existencia de materia oscura en el centro de la Vía Láctea gracias al análisis de los datos observados por el Telescopio Espacial Fermi de rayos gamma. El único origen razonable es la aniquilación en un par de tauones de una partícula tipo WIMP con una masa en el rango de 7’3 a 9’2 GeV/c², unas ocho veces más pesada que el protón, con un error del 10%. Esta partícula WIMP casa bien con las observaciones en tierra de los experimentos CoGeNT, experimento de la Universidad de Chicago en la mina de Sudán en Minnesota, y DAMA, un experimento italiano situado en las montañas del Gran Sasso, cerca de Roma. La figura que abre esta entrada muestra el buen ajuste entre los datos observados (puntos en rosa con una barra de error) y un modelo teórico para la materia oscura (curva negra). Según los autores del trabajo, ninguna fuente astrofísica conocida es capaz de generar el flujo anómalo de rayos gamma procedentes del centro de la Vía Láctea presentado en esta figura. Claro, salvo su modelo para la materia oscura formada por WIMP. Varios astrofísicos de partículas que han estudiado el artículo opinan que es un gran trabajo técnico. Craig Hogan, director del Laboratorio de Astrofísica de Partículas del Fermilab e investigador en la Universidad de Chicago, afirma que “el análisis de Dan y Lisa es muy sencillo e impecable.” Steve Ritz, investigador principal adjunto del Telescopio de Gran Área de rayos gamma del Telescopio Espacial Fermi, “cree que es un artículo muy interesante, pero el centro galáctico presenta el espectro de rayos gamma más complejo de todo el cielo y para proclamar nueva física hay que demostrar que las características sorprendentes en los datos no se explican por ninguna incertidumbre sistemática u otra causa astrofísica plausible.” Este comentario es importante porque la región estudiada se encuentra cerca de los límites de resolución de Fermi y quizás algún tipo de burbuja debida a múltiples supernovas podría ser una alternativa como explicación viable. Aún así, no será difícil refutar/confirmar los resultados de Hooper y Goodenough en los próximos años, ya que los experimentos como CoGeNT y DAMA están bien preparados para ver partículas WIMP de baja masa. Nos lo ha contado Rhianna Wisniewski, “Fermilab theorist sees dark matter evidence in public data,” Symmetry Breaking, October 22, 2010, haciéndose eco del artículo técnico de Dan Hooper, Lisa Goodenough, “Dark Matter Annihilation in The Galactic Center As Seen by the Fermi Gamma Ray Space Telescope,” ArXiv, 13 Oct 2010.

Os recuerdo que las partículas WIMP (Weakly Interacting Massive Particles o Partículas Masivas Débilmente Interactivas) [wiki] son partículas neutras similares a los neutrinos pero mucho más masivos que interactúan gracias a la interacción débil y a la gravedad, pero no vía el electromagnetismo ni la interacción fuerte. Son un firme candidato a explicar el problema de la materia oscura, pero no se pueden ver directamente y reaccionan poco con el núcleo de los átomos.

Más sobre partículas WIMP y materia oscura en este blog: “Jodi Cooley del CDMS: observados dos eventos tipo WIMP de 100 GeV con certeza al 77%,” 17 Diciembre 2009; “Qué pasó con los dos WIMP observados por CDMS en diciembre de 2009 (han sido descartados por XENON100 en mayo),” 5 Julio 2010; “XENON100 versus DAMA, guerra de cifras sobre la masa de las partículas WIMP de materia oscura,” 10 Mayo 2010; y “La materia oscura galáctica no puede explicar las observaciones de PAMELA, ATIC, Fermi y HESS,” 1 Mayo 2010.

7 Comentarios

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holataoholatao

Hola Francis, gracias por tu trabajo.

Los profanos en la materia, como hemos de entender este descubrimiento?

Se ha descubierto un nuevo tipo de partìcula?

Saludos.

emulenewsemulenews

Holatao, no, no se ha descubierto ninguna partícula nueva. La evidencia teórica no es un nunca un descubrimiento. Como profano hay que entender esta noticia como una mera curiosidad de los astrofísicos teóricos, es decir, igual que cuando se afirma que se ha descubierto una nueva vía de ataque contra una enfermedad. Una vía de ataque puede ser clave para un tratamiento futuro, pero en la mayoría de los casos nunca llega a nada. Si en un futuro se descubre la materia oscura y es una partícula WIMP de unos 8 GeV, este nuevo trabajo teórico será reclamado como clave en dicho descubrimiento. Sin embargo, si se descubre que es una WIMP más masiva o que la materia oscura es otra cosa, entonces todo el mundo olvidará este artículo como una vía fallida hacia un problema difícil, una de las muchas que hay abiertas.

Fer137Fer137

La pega que le veo es que precisamente en el centro hay muchos fenomenos que producen rayos gamma (agujero negro supermasivo, supernovas, mayor concentración de estrellas) mientras que la hipotética materia oscura debería estar distribuida por todo el halo de la galaxia. Si esos rayos gamma se observaran por el halo sería significativo.

JoseAntonioSAJoseAntonioSA

Hola:
Gracias por el artículo. Supongo que, como dices, habrá que esperar la confirmación o refutación del estudio.
Estoy con Fer137 que algo había leído sobre que la materia oscura es más abundante en los halos de las galaxias. También supongo, que estamos sólo ante el principio, cuestión esperar algunos años a ver que pasa ;).

Un saludo

holataoholatao

Entendido perfectamente, muchas gracias señor Francis.+1

Hipotéticas partículas wimps, masivas , lentas , si interactúan lo hacen muy débilmente , no interactúan con la fuerza
nuclear fuerte, los núcleos ni con el electromagnetismo, fotones, electrones, las propiedades de las hipotéticas
partículas wimps es lo mas contradictorio que conozco, mejor dicho, es lo mas contradictorio que desconozco,
una CONTRADICCION supina para explicar otra , la materia oscura y la gravedad.

Las hipotéticas partículas wimps se hipotiza que solo interactúan con la hipotética interacción gravitatoria y la interacción
nuclear débil y me pregunto, no habían unificado electromagnetismo con nuclear dèvil? interacción electrodèvil.

Esto de los wimps se contradice a si mismo.

No es que los astrofisicos tengan un lío, los astrofìsicos están montando un un lío astrofísico del que los únicos beneficiados
son los sacerdotes y sus dogmas de fe.

Disculpad mi estilo, me saca de quicio, “el no saber” y los dogmas de fe.

Un abrazo.

emulenewsemulenews

Holatao, resumiendo mucho. La teoría electrodébil unifica electromagnetismo e interacción débil y presenta cuatro partículas portadoras de fuerza, el fotón, el bosón Z, y dos bosones W cargados, que a alta energía, por encima de unos 246 GeV, son cuatro partículas sin masa muy similares entre sí (de ahí la unificación).

A baja energía, el fotón (electromagnetismo) solo actúa en partículas con carga eléctrica, no actúa en las neutras (como el neutrino o una WIMP). En la teoría débil, el bosón Z puede interactuar con partículas neutras, como el neutrino y las WIMP, pero esta interacción es muy débil comparada con el electromagnetismo , porque el bosón Z tiene una masa grande (el fotón no tiene masa). Las partículas eléctricamente neutras también pueden interactuar con los bosones W si dicha interacción está acompañada de la producción de un leptón (electrón y similares) de carga adecuada.

Lo que tienes que saber es que la unificación electrodébil es una unifcación a alta energía, donde no hay diferencia entre las 4 partículas portadoras de la fuerza electrodébil. A baja energía, debido al mecanismo de Higgs, estas 4 partículas se “transforman” en el fotón, Z y W+ y W-, y los campos débil y electromagnético se separan. Para una WIMP de 8 GeV o un quark top de 173 GeV, estas dos fuerzas actúan de forma separada.

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