Sorpresas en el universo oscuro: Cada día explicar la materia oscura es más complicado

Por Francisco R. Villatoro, el 30 marzo, 2009. Categoría(s): Ciencia • Física • Materia oscura • Noticias • Physics • Science ✎ 1

dibujo20090328kaluzakleinartisticpaintingfromsymmetryjournalMientras otros disfrutaban de la noche del día de Navidad del año de 2007 descansando de la «bacanal» de la Nochebuena, un equipo de científicos e ingenieros trabajaba duramente en McMurdo en la Antártida. Muchos grados bajo cero y un viento gélido que parece que no quiere amainar. Un deseo que nadie quiere pronunciar en voz alta. Poder disfrutar del fin de año con la misión ya cumplida. Quizás sea posible, quizás no. Hay que esperar a que el viento amaine. La misión ATIC es lo más importante ahora, el resultado de muchos esfuerzos pasados. 

A las 3:30 de la madrugara del 26 de diciembre 2007 el viento amaina lo suficiente y el gran globo aerostático empieza su ascensión hacia la estratosfera de los cielos antárticos. Observar como mil millones de litros de Helio suben hacia la estratosfera es una visión maravillosa para quien lleva trabajando en ello durante años. El globo sonda circulará los cielos del Polo Sur sólo durante 19 días. Pocos son, quizás, pero han permitido que todo el equipo brinde con ilusión por la llegada del nuevo año. El trabajo duro empieza ahora, cuando todos los datos de rayos cósmicos de la misión ATIC han sido recopilados y requieren interpretación.

Casi un año más tarde, el 20 de noviembre de 2008, la mayor recompensa para todo el equipo es ver publicado el resultado de su trabajo en la prestigiosa revista internacional Nature («An excess of cosmic ray electrons at energies of 300-800 GeV«). Más importante aún es haber sido parte de uno de los grandes descubrimientos del año 2008. Hay más electrones de alta energía de los esperados. ¿De dóndo vienen? Lo más fácil es pensar que son una señal de la materia oscura en el universo que es el 85% de toda la materia (según los datos del WMAP). ¿La primera señal de la materia oscura? No, no les darán el Premio Nobel por ello. El experimento satelital PAMELA unos meses antes también observó dicho exceso de electrones (aunque también acompañado de un exceso de positones). El Espectrómetro Magnético Alfa (AMS) en el transbordador Discovery de la NASA también descubrió en 1998 un exceso de positones. El Telescopio de Antimateria de Alta Energía (HEAT) que se elevó en globos sonda en 1994, 1995 y 2000, también lo observó. Muchos experimentos que están ofreciendo señales cuyo posible origen es la materia oscura. Muchos datos a la falta de una explicación convincente.

El problema con toda esta abundancia de datos que apuntan hacia la materia oscura es que son mucho más complicados de explicar de lo esperado. Los candidatos que más gustaban a los físicos teóricos no pueden explicar todas las evidencias que nos ofrecen los experimentos. O la materia oscura es (una partícula elemental) mucho más exótica de lo razonable o hay «muchas (partículas elementales como) materias oscuras.» Los físicos teóricos preferían que la materia oscura fuera el neutralino, la partícula supersimétrica neutra menos pesada, como el mejor candidato. Pero el neutralino no puede explicar el exceso de electrones de alta energía observado en ATIC, más bien produciría un exceso de electrones de baja energía, que no ha sido observado. Más aún, también se observaría un exceso de antiprotones, que PAMELA no ha observado.

El equipo del ATIC prefiere como candidato una partícula de Kaluza-Klein, partículas que se mueven en más de 3+1 dimensiones, parcialmente en dimensiones superiores compactificadas. Por ejemplo, cuando un electrón que se propagara como una partícula de Kaluza-Klein también se propagaría en las dimensiones superiores compactificadas. Estos electrones de Kaluza-Klein explican mejor que los neutralinos los resultados de ATIC y PAMELA. Más aún, el satélite de rayos gamma INTEGRAL que la ESA lanzó en 2002 detectó una anomalía curiosa, una fuerte emisión de fotones con  511 kiloelectronvolts (la masa del electrón) en toda la Vía Láctea. Por supuesto, se han conjeturado otras respuestas más «estándares» para esta anomalía.

¿Cómo se puede resolver todo este desaguisado? Sólo el experimento puede resolverlo. Los datos del satélite Fermi, lanzado por la NASA el año pasado, confirmará y medirá con gran precisión el exceso de electrones de alta energía. Quizás nuestra gran baza es el tan «cacareado» LHC del CERN donde se podría descubrir a las partículas candidatas a materia oscura «una a una.» ¿Será un neutralino «raro»? ¿Será una partícula de Kaluza-Klein? ¿Será otra cosa? Por ahora todo son conjeturas.

Los experimentos más relevantes en relación a la materia oscura: ATIC (Advanced Thin Ionization Calorimeter), PAMELA (Payload for Antimatter/Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics), AMS (Alpha Magnetic Spectrometer), HEAT (High Energy Antimatter Telescope);  INTEGRAL (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory), DAMA (Dark Matter) y CDMS (Cryogenic Dark Matter Search).

(PS 9 abr 2009): Kanijo ha traducido la noticia original en «Un extraño universo puede estar merodeando en las sombras» 7 abril 2009 (visto en Menéame).



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