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Materia de sombra, Axiones, ¿WIMPs en el Sol?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (4)

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Es curioso como a veces, la realidad de los hechos observados, vienen a derribar esas barreras que muchos ponen en sus mentes para negar lo evidente. Por ejemplo: Los extraordinarios resultados de la sonda Kepler, que en su primer año de misión encontró 1.235 candidatos a planetas, 54 de ellos en la zona habitable de sus estrellas, ha permitido a los investigadores extrapolar el numero total de mundos que podría haber sólo en la Vía Láctea, nuestra Galaxia. Y ese número ronda los 50.000 millones. De los cuales, además, unos 500 millones estarían a la distancia adecuada de sus soles para permitir la existencia de agua en estado líquido, una condición necesaria para la vida.

Planetas parecidos a la Tierra, como arriba nos dicen, hay miles de millones y sólo cabe esperar que estén situados en los lugares adecuados para que la vida tenga la oportunidad de surgir acogida por el ecosistema ideal del agua líquida, una atmósfera acogedora y húmeda, temperatura ideal media y otros parámetros que la vida reqiere para su existencia.

Un equipo de astrónomos internacionales pertenecientes al Observatorio Europeo Austral (ESO), el más importante del mundo, investiga la formación de un posible nuevo sistema planetario a partir de discos de material que rodea a una estrella joven. Según un comunicado difundido hoy por el centro astronómico que se levanta en la región norteña de Antofagasta (Chile), a través del “Very Large Telescope”(VLT), los científicos han estudiado la materia que rodea a una estrella joven.

Según los astrónomos, los planetas se forman a partir de discos de material que rodean a las estrellas, pero la transición desde discos de polvo hasta sistemas planetarios es rápida y muy pocos son identificados en esta fase. Uno de los objetos estudiados por los astrónomos de ESO, es la estrella T Chamaleontis (T-Cha), ubicada en la pequeña constelación de Chamaleón, la cual es comparable al sol pero en sus etapas iniciales.

Dicha estrella se encuentra a unos 330 años luz de la Tierra y tiene 7 millones de años de edad, lo que se considera joven para una estrella. “Estudios anteriores han demostrado que T Cha es un excelente objetivo para estudiar cómo se forman los sistemas planetarios”, señala el astrónomo Johan Olofsson, del Max Planck Institute of Astronomy de Alemania.

Algunas veces hablando de los extensos y complejos temas que subyacen en la Astronomía, lo mismo hablamos de “materia de sombre” que de “supercuerdas” y, se ha llegado a decir que existe otro universo de materia de sonbra que existe en paralelo al nuestro. Los dos universos se separaron cuando la Gravedad se congeló sepapándose de las otras fuerzas. Las partículas de sombra interaccionan con nosotros sólo a través de la fuerza de la gravedad, lo cual las convierte en candidatas ideales para la tan traida y llevada “materia oscura”.

Llegamos a los Axiones.

El estado actual de la cuestión es que los cosmólogos creen saber que hay una gran cantidad de materia oscura en el Universo y, han conseguido eliminar la candidatura de cualquier tipo de partícula ordinaria que conocemos. En tales circunstancias no se puede llegar a otra conclusión que la materia oscura debe de existir en alguna forma que todavía no hemos visto y cuyas propiedades ignoramos totalmente. Sin embargo, se atreven a decir que, la Gravedad, es el efecto que se produce cuando la “materia oscura” pierde consistencia… , o algo así.  ¡Cómo son!

A los teóricos nada les gusta más que aquella situación en la cual puedan dejar volar libremente la imaginación sin miedo a que nada tan brusco como un experimento u observación acabe con su juego. En cualquier caso, han producido sugerencias extraordinarias acerca de lo que podría ser la “materia oscura” del universo.

                 Lo que hay en el Universo…no siempre lo podemos comprender.

Otro de los WIMPs favoritos se llama axión. Como el fotino y sus compañeros, el axión fue sugerido por consideraciones de simetría. Sin embargo, a diferencia de las partículas, sale de las Grandes Teorías Unificadas, que describen el Universo en el segundo 10ˉ³5, más que de las teorías totalmente unificadas que operan en el tiempo de Planck.

Durante mucho tiempo han sabido los físicos que toda reacción entre partículas elementales obedece a una simetría que llamamos CPT. Esto significa que si miramos la partícula de una reacción, y luego vemos la misma reacción cuando (1) la miramos en un espejo, (2) sustituimos todas las partículas por antipartículas y (3) hacemos pasar la película hacia atrás, los resultados serán idénticos. En este esquema la P significa paridad (el espejo), la C significa conjugación de carga (poner las antipartículas) y T la reversa del tiempo (pasar la película al revés).

Se pensaba que el mundo era simétrico respecto a CPT porque, al menos al nivel de las partículas elementales, era simétrico respecto a C, P y T independientemente. Ha resultado que no es éste el caso. El mundo visto en un espejo se desvía un tanto al mundo visto directamente, y lo mismo sucede al mundo visto cuando la película pasa al revés. Lo que sucede es que las desviaciones entre el mundo real y el inverso en cada uno de estos casos se cancelan una a la otra cuando miramos las tres inversiones combinadas.

Aunque esto es verdad, también es verdad que el mundo es casi simétrico respecto a CP actuando solos y a T actuando solo; es decir, que el mundo es casi el mismo si lo miran en un espejo y sustituyen las partículas por antipartículas que si lo miran directamente. Este “casi” es lo que preocupa a los físicos. ¿Por qué son las cosas casi perfectas, pero les falta algo?

La respuesta a esta cuestión parece que puede estar en la posible existencia de esa otra partícula apellidada axión. Se supone que el Axión es muy ligero (menos de una millonésima parte de la masa del electrón) e interacciona sólo débilmente con otra materia. Es la pequeña masa y la interacción débil lo que explica el “casi” que preocupa a los teóricos.

Cuando nos asomamos a la Teoría de cuerdas, entramos en un “mundo” lleno de sombras en los que podemos ver brillar, a lo lejos, un resplandor cegador. Todos los físicos coinciden en el hecho de que es una teoría muy prometedora y de la que parece se podrán obtener buenos rendimientos en el futuro pero, de momento, es imposible verificarla.

El misterio de las funciones modulares podría ser explicado por quien ya no existe, Srinivasa Ramanujan, el hombre más extraño del mundo de los matemáticos. Igual que Riemann, murió antes de cumplir cuarenta años, y como Riemann antes que él, trabajó en total aislamiento en su universo particular de números y fue capaz de reinventar por sí mismo lo más valioso de cien años de matemáticas occidentales que, al estar aislado del mundo en las corrientes principales de los matemáticos, le eran totalmente desconocidos, así que los buscó sin conocerlos. Perdió muchos años de su vida en redescubrir matemáticas conocidas.

Dispersas entre oscuras ecuaciones en sus cuadernos están estas funciones modulares, que figuran entre las más extrañas jamás encontradas en matemáticas. Ellas reaparecen en las ramas más distantes e inconexas de las matemáticas. Una función que aparece una y otra vez en la teoría de las funciones modulares se denomina (como ya he dicho otras veces) hoy día “función de Ramanujan” en su honor. Esta extraña función contiene un término elevado a la potencia veinticuatro.

universos sombra

             ¿Podeis imaginar la existencia de un Universo en permanente sombra?

La idea de un universo en sombra nos proporciona una manera sencilla de pensar en la materia oscura. El universo dividido en materia y materia se sombra en el Tiempo de Planck, y cada una evolucionó de acuerdo con sus propias leyes. Es de suponer que algún Hubble de sombra descubrió que ese universo de sombra se estaba expandiendo y es de suponer que algunos astrónomos de sombras piensan en nosotros como candidatos para su materia oscura.

¡Puede que incluso haya unos ustedes de sombras leyendo la versión de sombra de este trabajo!

Partículas y Partículas Supersimétricas

¿Partículas y partículas supersimétricas? ¿Dónde están?

Partículas son las que todos conocemos y que forman la materia, la supersimétricas, fotinos, squarks y otros, las estamos buscando sin poder hallarlas.

Estas partículas son predichas por las teorías que unifican todas las fuerzas de la naturaleza. Forman un conjunto de contrapartidas de las partículas a las que estamos habituados, pero son mucho más pesadas. Se nombran en analogía con sus compañeras: el squark es el compañero supersimétrico del quark, el fotino del fotón, etc. Las más ligeras de estas partículas podrían ser la materia oscura. Si es así, cada partícula probablemente pesaría al menos cuarenta veces más que el protón.

Materia de sombra, si existe, no hemos sabido dar con ella y, sin embargo, existen indicios de que está ahí

En algunas versiones de las llamadas teorías de supercuerdas hay todo un universo de materia de sombra que existe paralelo con el nuestro. Los dos universos se separaron cuando la gravedad se congeló separándose de las otras fuerzas. Las partículas de sombra interaccionan con nosotros sólo a través de la fuerza de la gravedad, lo que las convierte en candidatas ideales para la materia oscura.

Habiendo inventado la “materia oscura” para explicar lo que no pueden, se inventan también, las partículas que la conforma: Axiones, unas partículas supersimétricas que buscará el LHC.

El Axión es una partícula muy ligera (pero presumiblemente muy común) que, si existiera, resolvería un problema antiguo en la teoría de las partículas elementales. Se estima que tiene una masa menor que una millonésima parte de la del electrón y se supone que impregna el universo de una manera semejante al fondo de microondas. La materia oscura consistiría en agregaciones de axiones por encima del nivel general de fondo.

Criostato CDMS

       Construímos inmensos aparatos de ingeniosas propiedades tecnológicas para tratar de que nos busquen las WIMPs

¿WIMPs en el Sol?

A lo largo de todo el trabajo se ha dado a entender que todas estas partículas candidatas a materia oscura de la que hemos estado hablando, son puramente hipotéticas. No hay pruebas de que ninguna de ellas se vaya a encontrar de hecho en la naturaleza. Sin embargo sería negligente si no mencionase un argumento –un diminuto rayo de esperanza- que tiende a apoyar la existencia de WIMPs de un tipo u otro. Este argumento tiene que ver con algunos problemas que han surgido en nuestra comprensión del funcionamiento y la estructura del Sol.

Creemos que la energía del Sol viene de reacciones nucleares profundas dentro del núcleo. Si éste es el caso en realidad, la teoría nos dice que esas reacciones deberían estar produciendo neutrinos que en principio son detectables sobre la Tierra. Si conocemos la temperatura y composición del núcleo (como creemos), entonces podemos predecir exactamente cuántos neutrinos detectaremos. Durante más de veinte años se llevó a cabo un experimento en una mina de oro de Dakota del Sur para detectar esos neutrinos y, desgraciadamente, los resultados fueron desconcertantes. El número detectado fue de sólo un tercio de lo que se esperaba. Esto se conoce como el problema del neutrino solar.

El problema de los neutrinos solares se debió a una gran discrepancia entre el número de neutrinos que llegaban a la Tierra y los modelos teóricos del interior del Sol. Este problema que duró desde mediados de la década de 1960 hasta el 2002, ha sido recientemente resuelto mediante un nuevo entendimiento de la física de neutrinos, necesitando una modificación en el modelo estándar de la física de partículas, concretamente en las neutrinos“  Básicamente, debido a que los neutrinos tienen masa, pueden cambiar del tipo de neutrino que se produce en el interior del Sol, el neutrino electrónico, en dos tipos de neutrinos, el muónico y el tauónico, que no fueron detectados. (Wikipedia).

La segunda característica del Sol que concierne a la existencia de WIMPs se refiere al hecho de las oscilaciones solares. Cuando los astrónomos contemplan cuidadosamente la superficie solar, la ven vibrar y sacudirse; todo el Sol puede pulsar en períodos de varias horas. Estas oscilaciones son análogas a las ondas de los terremotos, y los astrónomos llaman a sus estudios “sismología solar”. Como creemos conocer la composición del Sol, tenemos que ser capaces de predecir las propiedades de estas ondas de terremotos solares. Sin embargo hay algunas duraderas discrepancias la teoría y la observación en este campo.

No mucho que los astrónomos han señalado que si la Galaxia está en realidad llena de materia oscura en la forma de WIMPs, entonces, durante su vida, el Sol habría absorbido un gran de ellos. Los WIMPs, por tanto, formarían parte de la composición del Sol, una parte que no se había tenido en cuenta hasta ahora. Cuando los WIMPs son incluidos en los cálculos, resultan dos consecuencias: primero, la temperatura en el núcleo del Sol resulta ser menor de lo que se creía, de forma que son emitidos menos neutrinos, y segundo, las propiedades del cuerpo del Sol cambian de tal modo que las predicciones de las oscilaciones solares son exactas.

            Hasta nos atrevemos a exponer una imagen que nos muestra la distribución de los WIMPs

Este resultado es insignificante en lo que se refiere a la existencia de WIMPs, pero como no debemos despreciar las coincidencias halladas, lo más prudente será esperar a nuevos y más avanzados experimentos (SOHO y otros). Tanto el problema del neutrino como las oscilaciones se pueden explicar igualmente bien por otros efectos que no tienen nada que ver con los WIMPs. Por ejemplo, el de oscilaciones de neutrinos podría resolverse si el neutrino solar tuviera alguna masa, aunque fuese muy pequeña, y diversos cambios en los detalles de la estructura interna  del Sol podrían explicar las oscilaciones. No obstante estos fenómenos solares constituyen la única indicación que tenemos de que uno de los candidatos a la materia oscura pueda existir realmente.

Toda esta charla sobre supersimetría y teoría últimas da a la discusión de la naturaleza de la materia oscura un tono solemne que no tiene ningún parecido con la forma en que se lleva en realidad el debate entre los cosmólogos. Una de las cosas que más me gusta de este campo es que todo el mundo parece ser capaz de conservar el sentido del humor y una distancia respecto a su propio , ya que, los buenos científicos saben que, todos los cálculos, conjeturas, hipótesis y finalmente teorías, no serán visadas en la aduana de la Ciencia, hasta que sean muy, pero que muy bien comprobadas mediante el experimento y la observación y, no una sino diez mil veces antes de que puedan ser aceptadas en el ámbito puramente científico.

 

                                              Buscan partículas supersimétricas

Posiblemente, el LHC nos pueda decir algo al respecto si, como no pocos esperan, de sus colisiones surgen algunas partículas supersimétricas que nos hablen de ese otro mundo oscuro que, estando en este, no hemos sabido encontrar hasta este momento. Otra posibilidad sería que la tan manoseada materia oscura no existiera y, en su lugar, se descubriera otro fenómeno o mecanismo natural desconocido hasta que, incidiendo en el comportamiento de expansión del Universo, nos hiciera pensar en la existencia de la “materia oscura” cubrir el hueco de nuestra ignorancia.

Hace algún tiempo, en esas reuniones periódicas que se llevan a cabo entre científicos de materias relacionadas: física, astronomía, astrofísica, comología…, alguien del grupo sacó a relucir la idea de la extinción de los dinosaurios y, el hombre se refirió a la teoría (de los muchas que circulan) de que el Sol, en su rotación alrededor de la Vía Láctea, se salía periódicamente fuera del plano de la Galaxia. Cuando hacía esto, el polvo existente en ese plano podía cesar de proteger la Tierra, que entonces quedaría bañada en rayos cósmicos letales que los autores de la teoría pensaban que podían permeabilizar el cosmos. Alguien, el fondo de la sala lanzó: ¿Quiere decir que los dinosaurios fueron exterminados por la radiación de fotinos?

La cosa se tomó a broma y risas marcaron el final de la reunión en la que no siempre se tratan los temas con esa seriedad que todos creen, toda vez que, los conocimientos que tenemos de las cosas son muy limitados y tomarse en serio lo que podría no ser… ¡No sería nada bueno!

emilio silvera

 

  1. 1
    emilio silvera
    el 2 de septiembre del 2015 a las 8:13

    En el Blog de la Ciencia de la Mula Francis, he podido recoger esta entrada relacionada.


    La búsqueda de las partículas WIMP candidatas a materia oscura
    Francisco R. Villatoro
     


     

     
     
    Unos 20 millones de partículas de materia oscura atraviesan tu mano cada segundo. Los experimentos de búsqueda directa de la materia oscura tratan de detectar alguna de esas partículas. Este cálculo asume una partícula WIMP con una masa de 60 GeV/c², una densidad de materia oscura en el halo de nuestra galaxia de unos 0,3 GeV/cm³ y una velocidad relativa de la Tierra respecto al halo de unos 220 km/s, es decir, un flujo total es unas 100.000 partículas/cm²/s. Por supuesto, cambiando la masa de la partícula WIMP el número concreto cambia, pero quería empezar destacando que hay “muchas” partículas de materia oscura a tu alrededor.
    La figura ilustra las predicciones de diferentes teorías supersimétricas (NMSSM, pMSSM, CMSSM) para partículas WIMP candidatas a materia oscura, junto con los límites actuales para su búsqueda directa (entre 1 GeV/c² y 10 TeV/c²). Como indican las flechas, aún hay bastante hueco (por encima de la barrera (línea de color naranja) del scattering coherente de neutrinos contra nucleones). Todo este hueco será explorado por futuros experimentos en menos de una década.
    Nos resume la situación actual Enectali Figueroa-Feliciano (MIT), “Direct Detection with Cryogenic Experiments,” Astroparticle Physics 2014, Amsterdam, 23-28 Jun 2014 [PDF slides].
     
     
     

     
     
    Un teoría efectiva para la interacción entre una partícula WIMP de materia oscura y un nucleón (protón o neutrón de un núcleo atómico) requiere unos ocho parámetros independientes (considerando tanto la interacción dependiente del espín como la independiente y la dependencia respecto a la velocidad). No conocemos el valor correcto de estos parámetros. Explorar de forma experimental un espacio paramétrico tan grande es difícil y costoso. En el peor caso serán necesarias muchas décadas.
    Más información técnica sobre modelos efectivos de interacción en A. Liam Fitzpatrick et al., “Model Independent Direct Detection Analyses,” arXiv:1211.2818 [hep-ph], Nikhil Anand et al., “Model-independent WIMP Scattering Responses and Event Rates: A Mathematica Package for Experimental Analysis,” arXiv:1308.6288 [hep-ph], y Nikhil Anand et al., “Model-independent Analyses of Dark-Matter Particle Interactions,” arXiv:1405.6690 [nucl-th].
     
     

     
     
    Por fortuna tenemos valores “razonables” para muchos de los parámetros (gracias a las predicciones supersimétricas) que nos ayudan a centrar nuestra atención en una región mucho más pequeña. Pero puede que nos pase como al borracho del chiste, que busca las llaves debajo de la farola porque allí hay luz, aunque quizás se le cayeron en la zona en sombra. Aún así, la mayoría de los físicos opina que bajo la farola de las predicciones supersimétricas a baja energía parece “creíble” que estamos acercándonos al final de la búsqueda.
    La supersimetría ha sido el foco de atención teórico más relevante en los últimos 30 años para la búsqueda de nueva física más allá del modelo estándar. Hay modelos supersimétricos capaces de resolver todos los problemas conocidos del modelo estándar. Sin embargo, su gran ventaja (hay muchos modelos), también es su mayor inconveniente (no sabemos cuán sencillo es el modelo correcto y algunos modelos son tan complicados como alcanza la imaginación de los teóricos).
    La búsqueda de la supersimetría en el LHC del CERN ha sido infructuosa (como lo fue en el Tevatrón del Fermilab y en LEP del CERN). Sin embargo, la supersimetría nunca morirá, sólo se volverá más pesada. Nos resume la situación actual Lian-Tao Wang (Univ. Chicago), “Status of Supersymmetry after LHC Run 1,” Astroparticle Physics 2014, Amsterdam, 23-28 Jun 2014 [PDF slides].
     
     

     
     
    Como la esperanza es lo último que se pierde y muchos físicos creen que el fin de la búsqueda está próximo, hay decenas de experimentos activos de búsqueda directa de la materia oscura. De hecho, el progreso en las últimas tres décadas ha sido enorme. La sensibilidad ha mejorado en cinco órdenes de magnitud desde el primer experimento en 1986 (el detector de germanio en la mina Homestake). Más información en Rick Gaitskell (LUX Collab.), “Direct Detection of Dark Matter. Signal or No Signal? The Best Way Forward,” Astroparticle Physics 2014, Amsterdam, 23-28 Jun 2014 [PDF slides].
     
     

     
     
    En la presente década los avances en la búsqueda directa están siendo mucho más rápidos que en las anteriores, pero aún quedan unos cuatro órdenes de magnitud por explorar para alcanzar el fondo de neutrinos coherentes. En un año tendremos nuevos resultados de XENON100, LUX (300 días), XMASS, DEAP, CLEAN, PandaX, ArDM y muchos otros. Además, habrá versiones con sensibilidad mejorada de todos estos experimentos en el próximo lustro que se irán acercando hasta el límite impuesto por los neutrinos.
     
     

     
     
    Y como no hay límite para la imaginación de los físicos, están en el candelero nuevos experimentos (como XENONnT, LZ, PandaX Ib, XMASS-1.5, DS-G2, DEAP-50t y Darwin) que pretenden superar el límite de los neutrinos e ir más allá. Muchos confiamos en la imaginación de los físicos jóvenes que levantados por las alas del fracaso de los menos jóvenes logren llegar “Hasta el infinito… ¡y más allá!” (como decía Buzz Lightyear en la versión de Toy Story doblada en España).
    Más información sobre estos nuevos detectores basados en líquidos nobles en Emilija Pantic (UC Davis), “Search for cosmological dark matter with noble liquids,” Astroparticle Physics 2014, Amsterdam, 23-28 Jun 2014 [PDF slides].
     
     

     
     
    Una cuestión importante que no debemos olvidar es que la distribución de la materia oscura en el halo galáctico puede presentar anisotropías. La hipótesis más común es que la distribución de velocidades de dichas partículas es de tipo Maxwell-Boltzmann isótropa. Estas posibles anisotropías afectan sobre todo a las búsquedas de partículas WIMP de baja masa (siendo despreciable para masas por encima de 100 GeV/c²).
    Esta figura compara los resultados isótropos (curvas a trazos) y anisótropos (curvas continuas) según un modelo que nos describe Nassim Bozorgnia, “Impact of anisotropic distribution functions on direct dark matter detection,” Astroparticle Physics 2014, Amsterdam, 23-28 Jun 2014 [PDF slides] y Nassim Bozorgnia et al., “Anisotropic dark matter distribution functions and impact on WIMP direct detection,” arXiv:1310.0468 [astro-ph.CO].
    Los modelos numéricos de simulación de halos galácticos de materia oscura predicen una forma elipsoidal, en lugar de esférica. Por fortuna las estimaciones teóricas indican que el efecto de dicha distribución es despreciable en las búsquedas directas de materia oscura. Como nos recuerda Nicolás Bernal, “Systematic uncertainties from halo asphericity in dark matter searches,” Astroparticle Physics 2014, Amsterdam, 23-28 Jun 2014 [PDF slides] y Nicolas Bernal et al., “Systematic uncertainties from halo asphericity in dark matter searches,” arXiv:1405.6240 [astro-ph.CO].
     
     

     
    De hecho, estimar la densidad de la materia oscura de nuestro halo galáctico es bastante difícil y hay pocos datos experimentales fiables. Por ello hay varias estimaciones con un gran error, como las dos discutidas por Justin Read (Univ. Surrey), “The Local Dark Matter Density. New constraints on the Milky Way’s dark disc and the shape of the halo,” Astroparticle Physics 2014, Amsterdam, 23-28 Jun 2014 [PDF slides].
     
     
     

     
     
     
    También es muy activa la búsqueda indirecta de la materia oscura gracias a los fotones generados en su aniquilación mutua. La mayoría de los modelos asume que las WIMP son idénticas a sus antipartículas y por tanto se pueden aniquilar mutuamente dando lugar a dos partículas del modelo estándar. Se están buscando fotones, neutrinos, electrones y positrones, protones y antiprotones, y otras partículas resultado de estas aniquilaciones. Esta figura muestra que la búsqueda es muy intensa, cubriendo muchos rangos de energía y con gran número de nuevos observatorios que iniciarán su toma de datos en esta década.
     
     

     
     
    Muy prometedora era la famosa línea a 133 GeV observada por el telescopio de rayos gamma Fermi LAT en el centro galáctico en 2012. Sin embargo, conforme se acumulan más datos la confianza estadística en la señal está decreciendo, en lugar de crecer, con lo que todo apunta a una fluctuación estadística (o a una línea mucho más delgada de lo esperado). Como nos cuenta Gabrijela Zaharijas (Fermi LAT Coll.), “Recent results on dark matter search with the Fermi-LAT,” Astroparticle Physics 2014, Amsterdam, 23-28 Jun 2014 [PDF slides].
     
     

     
     
    Las dos grandes burbujas a ambos lados del plano galáctico todavía no tienen una explicación. Sugeridas por los datos del telescopio espacial WMAP de la NASA (el famoso “WMAP haze”), fueron observadas por Fermi LAT y confirmadas por el telescopio espacial Planck de la ESA. Su origen podría ser la aniquilación de la materia oscura (aunque esta hipótesis tiene detractores porque las estimaciones apuntan a partículas descartadas por las búsquedas directas de materia oscura). Nos cuenta la situación actual Alfredo Urbano, “Fingerprints of dark matter in the gamma-ray sky,” Astroparticle Physics 2014, Amsterdam, 23-28 Jun 2014 [PDF slides], Wei-Chih Huang et al., “Fermi Bubbles under Dark Matter Scrutiny. Part I: Astrophysical Analysis,” arXiv:1307.6862 [hep-ph] y Wei-Chih Huang et al., “Fermi Bubbles under Dark Matter Scrutiny Part II: Particle Physics Analysis,” arXiv:1310.7609 [hep-ph].
    Sobre modelos teóricos de las aniquilaciones DM→SM (tanto 2→2 como 2→4) recomiendo consultar Sam McDermott, “Dark Matter Models for the Galactic Center Gamma-Ray Excess,” Astroparticle Physics 2014, Amsterdam, 23-28 Jun 2014 [PDF slides], Asher Berlin et al., “Simplified Dark Matter Models for the Galactic Center Gamma-Ray Excess,” arXiv:1404.0022 [hep-ph] y Asher Berlin et al., “Hidden Sector Dark Matter Models for the Galactic Center Gamma-Ray Excess,” arXiv:1405.5204 [hep-ph].
     
     

     
     
    La búsqueda de una señal de la aniquilación de partículas WIMP de baja masa (entre 0,1 GeV/c² y 10 GeV/c²) también ha sido infructuosa. En esta figura se observa el resultado de Fermi LAT y de EGRET. Más información en Andrea Albert et al., “Search for 100 MeV to 10 GeV gamma-ray lines in the Fermi-LAT data and implications for gravitino dark matter in the μνSSM,” arXiv:1406.3430 [astro-ph.HE].
     
     

     
     
    También se están realizando búsquedas de partículas WIMP de alta masa, hasta 1000 TeV (experimentos como HAWC, Milagro, ARGO, Tibet AS-γ, H.E.S.S., VERITAS, MAGIC). Por ejemplo, esta figura ilustra (curva azul puntueada) los datos preliminares del observatorio HAWC (High Altitude Water Cherenkov), situado en el volcán de Sierra Negra, cerca de Puebla, Mexico, tomados desde el verano de 2013 aunque con sólo un tercio de sus detectores. Este verano de 2014 se iniciará la toma de datos con todos los detectores y los resultados se publicarán el año próximo.
    Más información sobre HAWC en Dirk Lennarz (Georgia Tech), “The Current Status of the HAWC Observatory,” Astroparticle Physics 2014, Amsterdam, 23-28 Jun 2014 [PDF slides] y en A. U. Abeysekara et al., “The Sensitivity of HAWC to High-Mass Dark Matter Annihilations,” arXiv:1405.1730 [astro-ph.HE].
    Observar características similares en el núcleo de otras galaxias, como Andrómeda (M31), es muy difícil porque la luz del núcleo nos ciega. Por fortuna, Andrómeda está cerca y podemos estudiar posibles fuentes de fotones por aniquilación de materia oscura en su halo galáctico. Los resultados preliminares de VERITAS indican la ausencia de señal (aunque todavía no se han publicado los análisis definitivos). Nos lo cuenta R. Bird (VERITAS Collab.), “Observing M31 with VERITAS,” Astroparticle Physics 2014, Amsterdam, 23-28 Jun 2014 [PDF slides].
    En mi opinión, esta segunda década del siglo XXI será recordada en física de partículas como la década de la búsqueda de la materia oscura por encima de la barrera de los neutrinos. Y si por desgracia no nos sonríe la suerte, la tercera década del siglo XXI se centrará en superar dicha barrera (ya hay físicos que están elucubrando cómo lograrlo).
    Si has leído hasta aquí este resumen de algunas de las charlas de la conferencia Astroparticle Physics 2014, Amsterdam, 23-28 Jun 2014, es posible que estés tan sorprendido como este lindo gatito (y he omitido muchísimos temas, como las búsquedas en IceCube). La verdad, nadie sabe si el enorme esfuerzo que se está realizando tendrá una recompensa. Pero sin lugar a dudas, merece la pena explorar lo desconocido. Los humanos somos así de curiosos.

    Responder
  2. 2
    emilio silvera
    el 2 de septiembre del 2015 a las 8:14

    Las imágenes se fueron al Hiperespacio.

    Responder
  3. 3
    kike
    el 2 de septiembre del 2015 a las 12:53

    Todo se mueve, nada permanece estático, y encima, todo cambia en relación al deterioro(aunque de ese deterioro se produzca al final una nueva creación), así que voy a procurar moverme lo menos posible…

     Más que sombra, lo que estoy es “asombrado”. Asombrado de la imaginación que tienen algunos científicos en postular sobre lo que desconocen, de hecho, entre tanta falsedad bien podría salir algo verdadero…

     En cuanto a lo de los planetas con posibilidad de albergar vida, hay que recordar que la ecuación de Drake ya se encuentra de hecho completamente desfasada, y hoy en día se ha multiplicado la posibilidad de existencia de vida en multitud de planetas que Drake negaba en su famoso postulado; sobre todo a raíz del descubrimiento de los extremófilos, que ensanchan notablemente la franja “habitable” de las estrellas.

     Saludos a “totom”
     

    Responder
  4. 4
    emilio silvera
    el 2 de septiembre del 2015 a las 19:45

    Amigo Kike:
    Es cierto que la ecuación de Drake ha quedado muy atrás, y, la vida en el Universo, tiene que ser unha auténtica feria en cantidad y diversidad. Lástima que nosotros no estemos en el tiempo futuro, cuando nuestra especie tenga los medios para recorrer esas grandes distancias que requieren esos contactos con otros mundos, otras civilizaciones, otras gente y otras clases de vida. ¡Nos perderemos tanto!
    En cuanto a la imaginación de algunos, ya he dicho en alguna opoetunidad que… “Nuestra imaginación que es casi tan grande como el propio Universo del que forma parte”. ¿Será por imaginar? Claro que, cuando se imagina con algún fundamento, teniendo datos, habiendo realizado estudios y observaciones sin fin, entonces, las probabilidades se multiplican y, de vez en cuando, se da en la diana.
    Somos, de todas las maneras, una gente curiosa e intuitiva, sólo con leer a los escrityores de ciencia-ficción podemos captar lo grande que es nuestra inventiva que, puede dibujar futuros que, en no pocos casos, será una realidad “mañana”.
    Todo eso no quita que, algunos con pretensiones de figurar, hagan escandalosas declaraciones, como aquel que decía que el fotón no existe y que Einstein, deber´çia pedir perdón. Con perdón: Valiente Imbecil.

    Responder

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