Los resultados de AMS-02 tras sus primeros cinco años

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Samuel Ting (MIT) presentó ayer en el CERN los resultados tras cinco años de toma de datos de AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer), instalado en la ISS (International Space Station). El exceso de positrones se puede ajustar con una partícula de materia oscura con una masa de ~1 TeV. Sin embargo, como a alta energía decae demasiado lento, muchos astrofísicos prefieren explicarlo mediante púlsares y otras fuentes astrofísicas.

Por ello hay que tomar con alfileres la interpretación basada en una partícula de materia oscura de gran masa. El vídeo se puede disfrutar en Samuel Ting, “The First Five Years of the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station,” CERN Colloquium, 08 Dic 2016. Se ha publicado una nota de prensa “Unlocking the Secrets of the Cosmos: The First Five years of AMS on the International Space Station”, AMS-02, 08 Dic 2016 [PDF]. El artículo científico todavía no se ha hecho público (casi seguro se publicará en Physical Review Letters).

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Le recuerdo a los despistados que AMS-02 es un detector de rayos cósmicos instalado en la Estación Espacial Internacional en mayo de 2011. Observa hasta energías en la escala de los TeV partículas que son capaces de recorrer enormes distancias desde sus fuentes astrofísicas hasta la Tierra. Partículas estables como leptones (electrones y positrones), hadrones (protones y antiprotones) y núcleos atómicos (helio, boro, carbono, oxígeno, etc.).

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Los espectrómetros de precisión instalados en AMS-02 permiten un estudio detallado de la carga, momento y energía de las partículas de los rayos cósmicos que los atraviesan. Sus objetivos son buscar señales de la materia oscura, estudiar la antimateria en objetos astrofísicos y estudiar las propiedades de los rayos cósmicos que inciden en nuestro planeta.

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Para momentos lineales (o energías cinéticas) entre 60 y 500 GeV el comportamiento de los protones, antiprotones y positrones es muy parecido, pero difiere del de los electrones. Se asume que estas partículas son aceleradas por los intensos campos magnéticos de la galaxia, por lo que resulta sorprendente que los flujos de electrones y positrones no muestren la misma distribución. Y más aún que los positrones no pierdan más energía (al tener menor masa) que los protones y antiprotones en su interacción con los campos magnéticos.

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Por ello se considera que el mayor aporte de AMS-02 ha sido la caracterización del exceso del flujo de positrones sobre el flujo de electrones. Además, el perfil con la energía del flujo de positrones es muy diferente al de electrones, está picado a mayor energía y decae mucho más rápido a mayores energías. Deben existir fuentes de positrones adicionales a las fuentes de electrones. Por ejemplo, la aniquilación de partículas de materia oscura. Pero también podrían ser púlsares u otros objetos astrofísicos menos exóticos.

Samuel Ting y sus colegas de la Colaboración AMS suelen resaltar que el exceso de antiprotones es más difícil de explicar que el de positrones con la hipótesis de los púlsares. Lo que según ellos apunta a la materia oscura. De hecho, AMS-02 observa un antiprotón por cada diez mil protones y ha observado en cinco años un total de 349 mil antiprotones (unos 2200 con energías por encima de los 100 GeV).

En resumen, no conocemos la fuente del exceso de positrones observado, podría ser la materia oscura, pero también ciertas fuentes astrofísicas. AMS-02 debe seguir estudiando los rayos cósmicos de alta energía para clarificar esta cuestión.

3 Comentarios

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Emilio MolinaEmilio Molina

Vale que los astrofísicos estarán pudriéndose en sus laboratorios por falta de fondos, pero de ahí a llamarlos mohos… 😉

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