Hace un par de años, la carga útil para la exploración de materia antimateria y la astrofísica de los núcleos de luz, PAMELA, nos envió información curiosa ... una sobrecarga de antimateria en la Vía Láctea. ¿Por qué este miembro del espectro de rayos cósmicos tiene implicaciones interesantes para la comunidad científica? Podría significar la prueba necesaria para confirmar la existencia de materia oscura.
Al emplear el Telescopio Fermi de Área Grande, los investigadores del Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas (KIPAC) en la Universidad de Stanford pudieron verificar los resultados de los hallazgos de PAMELA. Además, al estar en el extremo de alta energía del espectro, estas abundancias parecen verificar el pensamiento actual sobre el comportamiento de la materia oscura y cómo podría producir positrones.
“Hay varias teorías, pero la idea básica es que si una partícula de materia oscura se encontrara con su antipartícula, ambas serían aniquiladas. Y ese proceso de aniquilación generaría nuevas partículas, incluidos los positrones ". dice Stephan Funk, profesor asistente en Stanford y miembro de KIPAC. “Cuando el experimento PAMELA analizó el espectro de positrones, lo que significa que los positrones de muestreo en un rango de niveles de energía, encontró más de lo que se esperaría de procesos astrofísicos ya entendidos. La razón por la que PAMELA generó tanta emoción es porque al menos es posible que el exceso de positrones provenga de la aniquilación de partículas de materia oscura ".
Pero ha habido una falla en lo que podría haber sido una solución fluida. El pensamiento actual tiene la señal de positrones que cae cuando alcanza un nivel específico, un hallazgo que no se verificó y llevó a los investigadores a sentir que los resultados no fueron concluyentes. Pero la investigación simplemente no terminó ahí. El equipo formado por Funk, Justin Vandenbroucke, un postdoc y Kavli Fellow y el estudiante de posgrado Warit Mitthumsiri, apoyado por avli, ideó algunas soluciones creativas. Si bien el telescopio espacial de rayos gamma Fermi no puede distinguir entre electrones cargados negativamente y positrones cargados positivamente sin un imán, el grupo encontró sus necesidades a solo cientos de millas de distancia.
El propio campo magnético de la Tierra ...
Así es. Nuestro propio planeta es capaz de doblar los caminos de estas partículas altamente cargadas. Ahora era el momento de que el equipo de investigación comenzara un estudio sobre mapas geofísicos y descubriera con precisión cómo la Tierra estaba tamizando las partículas detectadas previamente. Era una nueva forma de filtrar hallazgos, pero ¿podría funcionar?
“Lo más divertido de este análisis para mí es su naturaleza interdisciplinaria. No podríamos haber hecho la medición sin este mapa detallado del campo magnético de la Tierra, que fue proporcionado por un equipo internacional de geofísicos. Entonces, para hacer esta medición, teníamos que entender el campo magnético de la Tierra, lo que significaba estudiar detenidamente el trabajo publicado por razones completamente diferentes por científicos de otra disciplina por completo ". dijo Vandenbroucke. “La gran conclusión aquí es lo valioso que es medir y comprender el mundo que nos rodea de tantas maneras como sea posible. Una vez que tenga este conocimiento científico básico, a menudo es sorprendente cómo ese conocimiento puede ser útil ".
Por extraño que parezca, todavía obtuvieron más de la cantidad esperada de positrones antimateria como se informó anteriormente en Naturaleza. Pero nuevamente, los hallazgos no mostraron la caída teórica que era de esperar si se involucrara materia oscura. A pesar de estos resultados no concluyentes, sigue siendo una forma única de ver estudios difíciles y aprovechar al máximo lo que está a la mano.
“Me parece fascinante tratar de aprovechar al máximo un instrumento astrofísico y creo que lo hicimos con esta medición. Fue muy satisfactorio que nuestro enfoque, por novedoso que fuera, parecía funcionar tan bien. Además, realmente tienes que ir a donde la ciencia te lleve ". dice Funk “Nuestra motivación fue confirmar los resultados de PAMELA porque son muy emocionantes e inesperados. Y en cuanto a comprender lo que el Universo realmente está tratando de decirnos aquí, creo que era importante que los resultados de PAMELA fueran confirmados por un instrumento y una técnica completamente diferentes ".
Fuente original de la historia: Comunicado de prensa de la Fundación Kavli. Para lecturas adicionales: Medición de espectros separados de electrones de rayos cósmicos y positrones con el Telescopio Fermi de Área Grande.
