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  • 15/05/2017

Astropartículas

Dos estudios independientes observan un exceso de antiprotones cósmicos en los datos del experimento AMS

En ambos casos, la mejor explicación de los datos apuntaría a la desintegración de una partícula de materia oscura con una masa de entre 20 y 80 gigaelectronvoltios.

Physical Review Letters

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Un astronauta manipula el Espectrómetro Magnético Alfa (AMS) en la Estación Espacial Internacional el 29 de mayo de 2011, trece días después de su lanzamiento. [NASA]

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¿De qué está hecho el 95 por ciento del cosmos?Hace años que los físicos saben que todos los átomos y toda la luz que existen el universo apenas dan cuenta del 5 por ciento de su contenido total de materia y energía. El 95 por ciento restante se compone de dos misteriosos agentes que, a falta de un nombre mejor, han dado en llamarse «materia oscura» y «energía oscura». Dominan el cosmos, pero ¿cuál es su naturaleza? En este número podrás encontrar una panorámica clara y rigurosa del estado actual de dos líneas de investigación que, casi como ninguna otra, evidencian lo mucho que aún nos queda por aprender sobre el universo y las leyes fundamentales que lo rigen.

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Dos trabajos recientes sobre la cantidad de antiprotones que llegan a la Tierra desde el espacio exterior podrían haber encontrado indicios indirectos de materia oscura. Ambos estudios han analizado el flujo de antiprotones registrado por el Espectrómetro Magnético Alpha (AMS, el detector de partículas instalado desde 2011 en la Estación Espacial Internacional) y lo han comparado con el que cabría esperar si dichos antiprotones procediesen exclusivamente de procesos astrofísicos conocidos. En uno y otro caso, los investigadores concluyen que el número observado de antiprotones es significativamente mayor de lo esperado y que, además, dicho exceso podría explicarse con facilidad a partir de la desintegración de una partícula de materia oscura con una masa de entre 20 y 80 gigaelectronvoltios (GeV). Ambos trabajos se publican en Physical Review Letters.

El experimento AMS lleva seis años analizando la composición y las propiedades de los rayos cósmicos, las partículas de alta energía que constantemente llegan a la Tierra desde el espacio exterior. Aunque la mayor parte de ellas son protones, contienen también una pequeña fracción de antiprotones, ya que estos se producen en las colisiones entre los protones de alta energía y las partículas del medio interestelar. El año pasado, la colaboración AMS publicó un exhaustivo análisis del flujo de antiprotones registrado durante sus primeros cuatro años de funcionamiento, entre 2011 y 2015, lo que comprendía un total de unos 350.000 eventos. Esos son los datos que ahora han analizado de manera independiente el equipo de Ming-Yang Cui, de la Academia China de las Ciencias, y el de Alessandro Cuoco, de la Universidad de Aquisgrán.

Tras modelizar la producción de antiprotones debida a procesos astrofísicos, ambos grupos refieren un exceso de estas partículas en los datos del experimento AMS. Según los autores, los modelos que mejor reproducirían dicho efecto serían aquellos que incluyen una partícula de materia oscura con una masa varias decenas de GeV. En concreto, serían las ocasionales desintegraciones de la nueva partícula las que, en última instancia, darían cuenta el exceso de antiprotones observado.

Por supuesto, tales resultados tendrán que ser confirmados por futuros estudios. No se trata de la primera vez que los datos del experimento AMS apuntan a desintegraciones de materia oscura. Hace tres años, por ejemplo, un análisis similar también reveló un exceso de positrones (la antipartícula del electrón) de origen desconocido. Hoy por hoy, sin embargo, la interpretación de estos efectos sigue sin estar clara.

Más información en Physical Review Letters (Cui et al., Cuoco et al.) y Physics. Una versión de los artículos técnicos se encuentra disponible en el repositorio arXiv (Cui et al., Cuoco et al.).

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