Posible detección de dos partículas de materia oscura en el experimento francés EDELWEISS-II

Por Francisco R. Villatoro, el 26 marzo, 2011. Categoría(s): Ciencia • Física • Materia oscura • Noticias • Physics • Science ✎ 8

Las partículas WIMP son un firme candidato a materia oscura y el experimento EDELWEISS-II del Laboratorio Subterráneo de Modane (Francia) ha publicado sus resultados finales de su búsqueda directa: tras 14 meses de operación continua han observado 5 candidatos, cuando se esperaba observar sólo 3. ¿Han observado dos partículas WIMP? La significación estadística de este resultado todavía no es suficiente para proclamar un descubrimiento, más aún porque el año pasado CDMS anunció la observación de otras dos WIMP que no corresponden a estas dos nuevas (la energía de retroceso de los núcleos para las de CDMS fue de 12 y 15 keV, pero las de EDELWEISS tienen energía mayor de 20 keV); tampoco coinciden con ninguno de los 3 eventos observados a finales del año pasado por CDMS II. Os recuerdo que EDELWEISS-II está compuesta de una serie de 10 detectores criogénicos cada uno con 400 gramos de germanio. Se espera mejorar este detector este año pasando de 400 a 800 gramos e introduciendo barreras adicionales que reduzcan el posible ruido de fondo (se han observado eventos espurios debidos a una contaminación por polonio en uno de los materiales de protección del experimento). ¡Habrá que estar al tanto de EDELWEISS en los próximos años! El artículo técnico para los interesados en los detalles es EDELWEISS Collaboration, “Final results of the EDELWEISS-II WIMP search using a 4-kg array of cryogenic germanium detectors with interleaved electrodes,” ArXiv, 21 Mar 2011. Recomiendo la lectura de Eugenie Samuel Reich, “Dark matter signal sparks interest, but falls short of discovery,” The Great Beyond, March 24, 2011.



8 Comentarios

    1. La explicación más sencilla es un error estadístico: un detector no es infalible y puede fallar. Podrían ser datos anómalos; a mí me ha llamado la atención el hecho de que 4 candidatos estén muy juntos, pero las fluctuaciones estadísticas a veces tienen estas cosas. Si tomas 10 tiradas de una moneda seguro que observas algún patrón, pero no hay ninguno (si la moneda no está sesgada).

    1. El artículo técnico no lo aclara. Según el artículo, los WIMP se observarán en la banda entre las dos líneas rojas. Se han observado 5 puntos rojos en diha banda (4 juntos por un lado y 1 alejado). Dado el gran número de observaciones existe una probabilidad no nula de que haya datos anómalos en la banda roja: si no existen las WIMP debería haber como mucho 3 puntos rojos (el análisis estadístico detallado no se presenta en el artículo, aunque sí un breve resumen).

      Por tanto no se sabe si los 5 puntos rojos son fluctuaciones estadísticas, o si 4 son fluctuaciones y 1 no lo es, o si 3 son fluctuaciones y 2 no lo son. El artículo se decanta por un 3+2, pero no se aclara qué 2 son los datos “reales” y cúales son los “anómalos.”

      Leyendo entre líneas en el artículo se sugiere que los 2 candidatos son los de energía de retroceso cercana a 20 keV, pero los autores no se atreven a afirmarlo con rotundidad en el artículo.

  1. Gracias.

    La materia y energía oscura, pueden ser un estado de la materia desconocido hasta ahora diferente a los estados conocidos de sólidos, líquido, gas, plasma ?

    Saludos.

    1. No. La materia oscura interactúa sólo con la materia ordinaria mediante la gravedad; cualquier estado desconocido de la materia ordinaria tiene que interactuar con la materia ordinaria de alguna otra manera. La energía oscura equivale a una “energía negativa” y la materia ordinaria sólo puede tener estados con energía positiva.

  2. Gracias Francis.

    La materia oscura (SE SUPONE QUE ?) interactúa sólo con la materia ordinaria mediante la gravedad; cualquier estado desconocido de la materia ordinaria tiene que interactuar con la materia ordinaria de alguna otra manera (ADEMÁS DE MEDIANTE LA GRAVEDAD ?). La energía oscura ( SE SUPONE QUE ?) equivale a una “energía negativa”

    Esta “energía negativa” es la que se suppone explica la expanción acelerada que tiene el Universo ?

    “y la materia ordinaria sólo puede tener estados con energía positiva.”

    energía positiva y negativa, es un concepto que no me entra ya que tanto electrones como protones y sus antipárticulas, tienen energia positiva ?

    Saludos, gracias Francis.

    1. “energía positiva y negativa, es un concepto que no me entra ya que tanto electrones como protones y sus antipárticulas, tienen energia positiva ?”

      Por supuesto, la energía de una partícula y de una antipartícula son positivas. Una partícula con energía negativa es un taquión y no existen en la Naturaleza (que se sepa a día de hoy).

      “Esta “energía negativa” es la que se suppone explica la expanción acelerada que tiene el Universo ?”

      Sí, la energía oscura (se lo que sea, puede que ni siquiera sea una “energía” sino otra cosa) introduce un término de presión negativa en el espaciotiempo y es responsable de la expansión acelerada del universo.

      “cualquier estado desconocido de la materia ordinaria tiene que interactuar con la materia ordinaria de alguna otra manera”

      La materia ordinaria son fermiones y bosones y cualquier “estado” (por estado se entiende en física un estado termodinámico para un número suficientemente grande de partículas, es decir, son estados los sólidos, líquidos, plasmas, BECs, etc.) debe interactuar con otras partículas similares a sus constituyentes como interactúan sus constituyentes entre sí. No existe ninguna otra posibilidad.

      Quizás tu duda venga por el hecho de que la materia oscura podría ser una WIMP, la partícula supersimétrica más ligera. Esta partícula no se puede desintegrar en partículas más ligeras ya que lo impide la conservación de la paridad R (las superpartículas tienen R=-1 y las partículas del modelo estándar R=1). Ello no quita que a alta energía pueda haber interacciones entre superpartículas y partículas, pero a baja energía son interacciones extremadamente débiles (si no las hubiera nunca podríamos detectarlas).

      La palabra “oscura” en “materia oscura” y “energía oscura” pueden llevar a confusión pues “oscura” en ambos términos no significa lo mismo. “Oscura” significa “desconocida” o “aún por descubrir.”

      A mí no me gusta la palabra “oscura” pero es la que se usa. Por ejemplo, se ha sugerido que ciertas observaciones de fotones de alta energía del satélite Fermi corresponden a la desintegración de partículas de materia oscura en el centro de nuestra galaxia. Si se confirmase resultaría que la la materia oscura “emite luz” pero lo importante es que es algo tan extremadamente débil que no afeca a que se la siga llamando “oscura.”

      No me enrollo más que esto daría para una conferencia…

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