Los nuevos resultados (publicados en Twitter y aún provisionales) sobre la fracción de positrones, respecto al número total de sucesos con electrones y positrones, observados por AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) apuntan en contra de la materia oscura como explicación (no se observa ningún cut-off). Han sido presentados por Samuel Ting, MIT (Massachusetts Institute of Technology), premio Nobel e investigador principal de AMS, el 17 de junio en el 3rd Annual ISS Research and Development Conference, Chicago, Illinois [PDF programa].
Conviene comparar el nuevo resultado con el último, «Nuevos datos de AMS-02 en la ISS sobre el exceso de positrones en los rayos cósmicos,» LCMF, 9 Jul 2013. Todo apunta en contra de una partícula de materia oscura con una masa grande (superior a 500 GeV/c²), «El exceso de positrones de AMS-02 como señal de la materia oscura,» LCMF, 5 Abr 2013. Obviamente, subiendo la masa de la partícula de materia oscura se puede retrasar el corte (cut-off), «AMS-02 observa un exceso de positrones cuyo origen podría ser la materia oscura,» LCMF, 3 Abr 2013. Sin embargo, la hipótesis de que los positrones son producidos por fuentes astrofísicas, como púlsares, es cada día más firme. Esta población de púlsares no ha sido observada de forma directa, pero no contradice los límites actuales.
Lo que esperaba. Es muy posible que también la próxima generación de experimentos de detección de materia oscura FRACASEN. Será interesante ver cuando los experimentos de detección directa de DM alcancen el umbral del scattering coherente neutro neutrino-núcleo,…Entonces, todo detector de DM será virtualmente un detector de neutrinos, y para distinguir el caso de DM de los neutrinos habrá que hacer detectores direccionales de materia oscura…De otra forma, se puede confundir el background de neutrinos coherentes neutro con el resultado de un scattering de materia oscura…La única forma de distinguir ambos casos es construir un detector direccional de materia oscura, y aún quedan años para eso, aunque espero que menos de los que calculo…
Riemannium, y si al final la MO no son axiones ni neutrinos ni Wimps ¿Que modelos «exóticos» tenemos para tirar de ellos?
Y bueno, quitando las WIMPS, quedan también SIMPS, technicolor (bueno, sería como lo de los preones), los agujeros negros primordiales (revival en estos tiempos), gravitinos y otras superpartículas pesadas, o te puedes ir a los erebons (planckons o maximons si te gusta más la nomenclatura no estándar) de Penrose. Si habéis visto las últimas gráficas de Xenon1T, las he puesto en mi instagram, nos acercamos al suelo de neuutrinos y si no hay detección (espero que lo de DAMA se acabará descartando pronto como otro BICEP2 pero más duradero temporalmente), en breve empezará la era del merger entre los neutrinólogos y la detección de materia oscura. Ya hay diseñados o en proyecto, creo, detectores direccionales de materia oscura, que permitan distinguir neutrinos de interacciones de neutrinos, y alguna otra cosa. Lo de COHERENT va a ser tan importante como la nueva generación de neutrino beams y reactor neutrinos o HyperK: básico para ver no solamente neutrinos sino dark matter. Invitado sorpresa: el misterioso problema de la desintegración del neutrón. ¿Podría tener el neutrón modos ocultos de desintegración no detectados hasta el momento? Sí, y es otra puerta…La gente hasta ahora se había enfocado en ir subiendo la escala de materia oscura, pero lo mismo no es cuestión solamente de la masa de la X-partícula, sino de sus acoplos. Y si se acopla muy débilmente a la interacción débil, nada prohíbe que el neutrón tenga modos ocultos de decay, aunque quiero ver más trabajo en ese ámbito.
El tema de la materia oscura ya es uno de los más enigmas más duros de roer de la historia de la Física. Si los experimentos de búsqueda directa fracasan y se acaban descartando los axiones y los neutrinos estériles entraríamos en otro (uno más) «escenario pesadilla»: o bien la materia oscura es indetectable directamente por no interaccionar prácticamente con la materia ordinaria (por ejemplo neutrinos dextro) o bien la MO no está compuesta por partículas y es algo más exótico por lo que podrían pasar décadas si es que algún día llegamos a averiguar su naturaleza.
Hay que ser positivos y confiar en que la naturaleza se muestre benevolente con esos pequeños seres conscientes que aspiran a desvelar sus secretos más profundos. En pocos años los experimentos de búsqueda directa acotarán todo el rango de masas posible, sabremos si los neutrinos son de Dirac o de Majorana y sabremos si la MO está compuesta de axiones o no. Por cierto, si los resultados de BICEP2 se mantienen como muchos deseamos la masa de los axiones queda bastante restringida: http://arxiv.org/abs/1403.4216
PD: Se oyen rumores de que en 5 semanas el equipo de Planck publicará datos sobre el polvo galáctico que afectarían a los resultados de BICEP2. Al final no tendremos que esperar tanto para saber si BICEP2 va camino de la alfombra roja o camino de «lo que pudo ser y no fué»
Sobre tus preguntas, Planck…
1) Si los axiones, los neutrinos estériles y las WIMPS (o también las WISPs tipo axión) fracasan, habrá que empezar a pensar en algo más exótico…O bien, que lo que nos está diciendo MOND/MOG es que la dinámica global de la gravedad a gran escala (y la gravedad cuántica) funciona de forma diferente a lo que pensamos.
2) ¿Alternativas? Están los q-ons (partículas que Jack Ng llama partículas de «estadística infinita» y que son modelizables por un lagrangiano de tipo Born-Infeld desde cuerdas o un electromagnetismo no lineal), preones de una fuerza superfuerte (me llamó la atención recientemente que ‘t Hooft se está volviendo muy escéptico con SUSY, a pesar de que él ha contribuido a la enseñanza de cuerdas o la misma SUSY a pequeña escala y que él mismo fue uno de los «killers» de los modelos de subquars y preones).
3) Quizás, lo que la materia oscura nos está diciendo es algo que todavía nadie ha pensado convenientemente, y estamos intentando comprenderla de forma errónea…
Una cosa, hay cierta confusión en ocasiones sobre lo que es un neutrino estéril y los neutrinos dextrogiros. En general, para aclarar la nomenclatura a los lectores, los neutrinos estériles son estados de sabor de los neutrinos que «no se hablan» con los neutrinos del Modelo Estándar pero que, en principio, serían estados de sabor que entrarían en la descripción de las oscilaciones de los neutrinos. Por contra, un neutrino dextro, es una componente quiral Right del neutrino que actualmente no existen en el Modelo Estándar, y que se debería al carácter de Majorana del neutrino. Los neutrinos dextro (o right-handed) serían muy pesados y, por definición, estériles en el sentido de que serían otra componente de los neutrinos (vistos desde la descomposición quiral de un espinor de majorana). Sin embaro, un neutrino estéril NO tiene en principio por qué ser un dextro o right-handed neutrino, puede ser simplemente otro sabor de un neutrino left-handed de tipo Dirac…Quizás debería hacer otro hilo de Neutrinología avanzada en mi blog, aunque antes tengo muchas otras cosas pendientes…