Los primeros resultados del instrumento científico más grande y complejo a bordo de la Estación Espacial Internacional han proporcionado pistas tentadoras de los secretos de partículas mejor guardados de la naturaleza, pero una señal definitiva para la materia oscura sigue siendo esquiva. Si bien el AMS detectó millones de partículas de antimateria, con un pico anómalo en los positrones, los investigadores aún no pueden descartar otras explicaciones, como los púlsares cercanos.
"Estas observaciones muestran la existencia de nuevos fenómenos físicos", dijo el investigador principal de AMS Samuel Ting, "y si la física de partículas o el origen astrofísico requiere más datos". En los próximos meses, AMS podrá decirnos de manera concluyente si estos positrones son una señal de materia oscura o si tienen algún otro origen ".
El AMS fue llevado a la ISS en 2011 durante el vuelo final del transbordador espacial Endeavour, el penúltimo vuelo del transbordador. El experimento de $ 2 mil millones examina diez mil golpes de rayos cósmicos cada minuto, buscando pistas sobre la naturaleza fundamental de la materia.
Durante los primeros 18 meses de operación, el AMS recolectó 25 mil millones de eventos. Encontró un exceso anómalo de positrones en el flujo de rayos cósmicos: 6,8 millones son electrones o su contraparte de antimateria, los positrones.
El AMS descubrió que la proporción de positrones a electrones aumenta a energías entre 10 y 350 gigaelectronvoltios, pero Ting y su equipo dijeron que el aumento no es lo suficientemente fuerte como para atribuirlo de manera concluyente a las colisiones de materia oscura. Pero también descubrieron que la señal se ve igual en todo el espacio, lo que se esperaría si la señal se debiera a la materia oscura, el material misterioso que se cree que mantiene a las galaxias juntas y le da al Universo su estructura.
Además, las energías de estos positrones sugieren que podrían haberse creado cuando las partículas de materia oscura colisionaron y se destruyeron entre sí.
Los resultados de AMS son consistentes con los hallazgos de telescopios anteriores, como los instrumentos de rayos gamma Fermi y PAMELA, que también vieron un aumento similar, pero Ting dijo que los resultados de AMS son más precisos.
Los resultados publicados hoy no incluyen los últimos 3 meses de datos, que aún no se han procesado.
"Como la medición más precisa del flujo de positrones de rayos cósmicos hasta la fecha, estos resultados muestran claramente la potencia y las capacidades del detector AMS", dijo Ting.
Los rayos cósmicos son partículas cargadas de alta energía que impregnan el espacio. Un exceso de antimateria dentro del flujo de rayos cósmicos se observó por primera vez hace unas dos décadas. El origen del exceso, sin embargo, permanece sin explicación. Una posibilidad, predicha por una teoría conocida como supersimetría, es que podrían producirse positrones cuando dos partículas de materia oscura colisionan y se aniquilan. Ting dijo que en los próximos años, AMS refinará aún más la precisión de la medición y aclarará el comportamiento de la fracción de positrones a energías superiores a 250 GeV.
A pesar de tener el AMS en el espacio y lejos de la atmósfera de la Tierra, lo que permite que los instrumentos reciban un aluvión constante de partículas de alta energía, durante la conferencia de prensa, Ting explicó las dificultades de operar el AMS en el espacio. "No se puede enviar a un estudiante a salir y arreglarlo", bromeó, pero también agregó que los paneles solares de la EEI y la salida y llegada de las diversas naves espaciales pueden tener un efecto en las fluctuaciones térmicas que el equipo sensible podría detectar. "Necesita monitorear y corregir los datos constantemente o no está obteniendo resultados precisos", dijo.
A pesar de registrar más de 30 mil millones de rayos cósmicos desde que AMS-2 se instaló en la Estación Espacial Internacional en 2011, el Ting dijo que los hallazgos publicados hoy se basan en solo el 10% de las lecturas que el instrumento entregará durante su vida útil.
Cuando se le preguntó cuánto tiempo necesita para explorar las lecturas anómalas, Ting simplemente dijo: "Lentamente". Sin embargo, Ting proporcionará una actualización en julio en la Conferencia Internacional de Rayos Cósmicos.
Más información: Comunicado de prensa del CERN, documento del equipo: Primer resultado del espectrómetro alfa magnético en la estación espacial internacional: Medición de precisión de la fracción de positrones en rayos cósmicos primarios de 0.5–350 GeV
