Experimentos con el acelerador de partículas de la Organización Europea para la Investigación Nuclea (CERN) sugieren que las antipartículas creadas en el espacio profundo a partir de materia oscura podrían llegar a la Tierra.
La antimateria creada muy lejos debería ser difícil de encontrar. Desaparece en cuanto encuentra materia ordinaria, y cuanto más espacio atraviesa, más probable es que eso ocurra. Pero un experimento realizado en un acelerador de partículas sugiere ahora que algunas partículas de antimateria aún pueden viajar por nuestra galaxia sin ser destruidas.
En el espacio, podrían formarse versiones antimateria de núcleos atómicos de helio (antihelio) al colisionar la radiación cósmica con átomos que flotan libremente. Según algunas teorías, esos núcleos también surgen al colisionar partículas de materia oscura (la materia oscura es la misteriosa sustancia que compone gran parte del universo). Si esta antimateria puede detectarse, podría revelar propiedades de la materia oscura.
Acelerador de partículas
El físico de partículas Stefan Königstorfer, de la Universidad Técnica de Múnich (Alemania), quería averiguar si los núcleos de antimateria creados de este modo podrían acabar en detectores cercanos a la Tierra. Para ello, colaboró con colegas del acelerador de partículas del CERN.
En primer lugar, los físicos midieron la cantidad de núcleos de antihelio que se destruyen al chocar con materia ordinaria en un acelerador de partículas. Utilizando el detector ALICE (siglas de A Large Ion Collider Experiment), analizaron colisiones de protones de muy alta energía y átomos cargados, creando núcleos de helio y antihelio. Ambos deben surgir en igual número. Los investigadores contaron cuántos núcleos eran medibles. A partir de ahí, pudieron deducir cuántos núcleos de antimateria habían desaparecido en el acero, el carbono y los demás materiales que componen el detector ALICE.
Esta “probabilidad de desaparición” se empleó después en una simulación por ordenador del viaje de la antimateria a la Tierra desde el espacio lejano, por ejemplo, desde el centro de nuestra galaxia. Las simulaciones de núcleos de antimateria surgidos de la materia oscura mostraron que aproximadamente la mitad de estas partículas acabarían cerca de la Tierra intacta, incluso tras un viaje de miles de billones de kilómetros.
Rayos cósmicos
Los investigadores también simularon la creación de núcleos de antimateria por radiación cósmica. Se supone que esto ocurre en menos lugares del universo. También se supone que esa radiación suele tener una energía superior a la de la materia oscura, y lo mismo ocurre con la energía de los núcleos de antimateria resultantes. Los investigadores descubrieron que solo los núcleos de antimateria más energéticos alcanzarían la Tierra en grandes cantidades.
Esto demuestra que todos los núcleos de antihelio de baja energía que descubrimos en la Tierra proceden probablemente de la materia oscura, afirmó el físico de astropartículas Jonas Tjemsland, de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología de Trondheim. “Este experimento dice que si un objeto astrofísico produce anti-helio por cualquier razón, podemos detectarlo cerca de la Tierra con detectores estándar. Y la relación señal-ruido será muy alta en el caso de la materia oscura”, afirma Tim Linden, investigador de materia oscura de la Universidad de Estocolmo (Suecia).
Parte del rompecabezas
Comprender cómo interactúan los núcleos de antimateria con la materia ordinaria del universo es una parte del rompecabezas. El acelerador de partículas del CERN podría investigar además cómo se originan, afirma el físico de astropartículas Stefano Profumo, de la Universidad de California en Santa Cruz. Según él, una mejor comprensión podría ayudar a los investigadores a refinar las teorías sobre la materia oscura.
Königstorfer y sus colegas están planeando experimentos de este tipo. El experimento del Espectrómetro Magnético Alfa (AMS), montado en la Estación Espacial Internacional ISS, ya debería ser capaz de detectar partículas de antimateria. Otro detector adecuado, el Espectrómetro General de Antipartículas, que flota en un globo sobre el Polo Sur, también surcará pronto los cielos.
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