La materia oscura y la estación espacial internacional

El polémico y masivo detector de rayos cósmicos AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer), situado en el exterior de la estación espacial internacional (ISS) ha dado sus primeros frutos científicos. El objetivo principal de este instrumento es la detección de partículas de antimateria y vaya si las ha detectado. Los resultados del AMS-02 revelan a la existencia de un exceso en el flujo de positrones frente a al de electrones en el rango de energías de 0,5 a 350 GeV (recordemos que el positrón es la antipartícula del electrón). Desde que comenzó a obtener datos el 19 de mayo de 2011 hasta el 10 de diciembre de 2012, el AMS-02 ha detectado 400.000 positrones, lo que constituye el conjunto de datos más amplio sobre positrones de los rayos cósmicos jamás obtenido.

El AMS-02 en el exterior de la ISS (NASA).

Todo muy interesante, ¿pero qué quiere decir todo esto? La antimateria es muy escasa en el Universo actual, así que un exceso de estas características sólo se puede explicar si hay una fuente que esté generando positrones continuamente. ¿Cuál podría ser esa fuente? Pues existen tres posibilidades. La primera son las supernovas, que producen directamente ingentes cantidades de electrones y positrones. La segunda fuente son otras partículas -como protones- también emitidos por las supernovas. Al chocar con los núcleos de hidrógeno del gas interestelar, los protones generan piones, que se desintegran en muones y estos a su vez en electrones y positrones. Pero es la tercera fuente la que nos interesa especialmente. Y es que cabe la posibilidad de que las partículas de materia oscura que colisionen entre sí se aniquilen y generen una fuente adicional de positrones y electrones. Recordemos que la materia oscura forma la mayor parte de la materia de nuestro Universo, pero nadie sabe de qué está compuesta exactamente.

Fracción de positrones de los rayos cósmicos con respecto a electrones en función de su energía. Los puntos rojos corresponden al AMS-02. Se nota el claro incremento a altas energías. En gris el flujo esperado (American Physical Society).

En realidad, estos resultados no son nada nuevos, ya que están en la misma línea de lo observado por otros experimentos como el AMS-01 (el predecesor del AMS-02 que voló en una misión del transbordador), el satélite FERMI y el instrumento PAMELA (situado en el exterior del satélite ruso Resurs-DK). Lo que cambia en esta ocasión es que la exquisita sensibilidad y precisión del AMS-02 no deja lugar a dudas sobre la existencia de un exceso de positrones con energías superiores a 10 GeV.

Posibles fuentes de positrones en la Galaxia (American Physical Society).

Bien es cierto que la materia oscura podría no ser la respuesta a este exceso. Fuentes más corrientes y menos exóticas, como por ejemplo púlsares cercanos al Sistema Solar, serían capaces de generar positrones a mansalva. Efectivamente, los rayos gamma energéticos generados cerca de los polos magnéticos de una estrella de neutrones podrían en teoría producir positrones y electrones en cantidades industriales. ¿Cómo discriminar entre materia oscura y púlsares? Resulta difícil, pero los modelos de materia oscura formados por partículas supersimétricas predicen un descenso en el flujo  de positrones a altas energías, algo que no ha sido observado aún. En los próximos años el AMS-02 acumulará más datos de positrones altamente energéticas, lo que -esperemos- permitirá distinguir entre materia oscura y otras explicaciones más prosaicas.

En cualquier caso, se trata de unos resultados científicos de impacto obtenidos directamente en la ISS, lo que no deja de ser toda una novedad.

Referencias:



16 Comentarios

  1. Creo que es de las pocas veces que sé de un experimento llevado a cabo desde la IIS. Estaría bien tener más información sobre las tareas y experimentos que se hacen en cada misión, aunque no sé si esa información está disponible! 🙂

    Saludos.

    1. Hasta donde sé siempre se ha publicado los resultados y descripciones de los experimentos hechos allá. Por lo general toda la bibliografia esta en ingles, no necesariamente va a salir en el noticiario de la noche, donde vi, hace unos días, que confundían datos de Venus con Saturno en relación a la foto de Venus visto desde el Cassini.

  2. Este si que es un tema que me ha intrigado siempre. Cosas de la ciencia ficción en las que aparecian seres hechos de antimateria.

    Su hallazgo es una de los hechos mas fascinantes de la mecánica cuántica. Y la prevalencia de la materia sobre la antimateria es un misterio científico en toda regla.

    Tendremos algun dia objetos hechos de antimateria? Habrá en el universo algun anti mundo?

    Por eso me alegré mucho cuando por fin colocaron el AMS-02 en la ISS. De momento confirma datos anteriores, que no es poco. Esperaremos nuevas noticias mientras los científicos se comen el coco para explicar lo visto hasta ahora.

  3. El tema en si es alucinante, por no decir otra cosa, imagìnate una central elèctrica generada por antimateria o sino una nave espacial impulsada por antimateria y que en este caso la antimateria no resulte tan dificil obtenerla, es algo que pondrìa las factibilidades del futuro a tiro de piedras.

  4. Yo solo repito las palabras de Max Tegmark: «Es muy probable que tengamos una mala interpretación de la gravedad. Eso de ‘Materia Oscura’ es muy extraño».

    1. De acuerdo contigo, es que no se cortan un pelo, no saben que es la materia oscura, ni si existe, y ya están suponiendo que se desintegra en positrones y electrones.

    2. Es posible que tengamos una mala comprensión de la gravedad pero también es posible que no, sólo los datos empíricos pueden decirlo, pero por ahora a MOND lo desfavorecen.

      No se supone nada, el modelo supersimetrico para explicar la supuesta materia oscura hace dicha predicción, y ahora se está tratando de falsear nada mas. Así funciona el método científico (si ahora no te gusta ese otro tema).

    3. Anónimo:
      Los datos empíricos no dicen lo que es, sino la interpretación de ellos. El método científico está bañado de interpretaciones erróneas causadas por la corriente filosófica dominante de la época. No es que me guste una teoría o no. Es simplemente el camino que recorre dicha teoría. La teoría dominante se acepta porque la demostración de su falsedad abochorna a sus famosos aristocráticos defensores… y el orgullo desmedido es algo muy difícil de desarraigar.

      Hay muchos ejemplos, tanto de datos obtenidos con mala interpretación como de teorías dominantes pero disparatadas: desde la demostración de Albert Einstein de la equivalencia de la masa inercial y la masa gravitatoria, que él mismo confesó que la mecánica clásica la «había registrado, pero no la había interpretado»; hasta el superátomo primigenio de Lemaitre, que fue ridiculizado por varias décadas, incluso por el mismo Einstein que no aceptaba un Universo con principio. Éste le dijo una vez a Lemaitre que «sus cálculos son correctos, pero su conclusión es descabellada».

      Lo de «Materia Oscura» es un término «oscuro y misterioso» que le ha dado popularidad aunque poco se dice en contra de ella. Tiene un aire casi místico.

  5. Menos mal!!! Ya era hora!!! Algo que viene de la ISS y que me hace pensar a mí -tan entusiasta que soy y he sido toda mi vida del espacio- que la ISS, tan cara que ha sido, sirve para algo y es capaz de proporcionar resultados que justifiquen su coste. Tengo entendido que del programa Apolo se derivaron resultados prácticos y útiles que hoy en día podemos todos utilizar pero de la ISS no salía nada de nada, ni una mísera vacuna, ni un remedio contra la diabetes….
    Saludos desde 3º de francés de la E.O.I.I. de Guanarteme.

    1. En realidad la ISS no hace falta para esto; siento desengañarte pero el estudio de fenómenos como los rayos cósmicos y su composición ya se estudiaban desde los años sesenta con satélites; por ejemplo. los primeros lanzamientos del Protón llevaban satélites muy pesados para el estudio de rayos cósmicos, denominados también PROTON.

    2. Eso de que no servía para nada muy atrevido me parece decirlo. Otra cosa es que los resultados no sean inmediatos. Lo que si es verdad es que su principal función esta siendo el estudio de la respuesta del cuerpo humano a un entorno prolongado de ingravidez y condiciones de aislamiento. Pero se está haciendo mas experimentos que darán sus frutos.

    3. Para eso de las vacunas y remedios para la diabetes ya existen centros en la tierra para eso. La ISS no es para eso, es como querer que un odontologo haga trabajos de cirujano.

  6. Al fin un experimento que aporta algo en la ISS. Es muy interesante aunque a largo plazo. Lo que no me parece atractivo es el costo que leí por otro lado: 2 mil millones de u$s toda la misión. ¿Es cierto? Porque en ese caso sería excesivamente costoso.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 4 abril, 2013
Categoría(s): ✓ Astronomía • Cosmología • Física • ISS • sondasesp