Tratan de acotar sin mucho éxito el flujo de nuclearidades que cruzan la atmósfera terrestre.
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Los strangelets serían objetos muy compactos compuestos en al menos un 50% de quarks extraños y otros quarks más corrientes. Estos objetos y las nuclearidades, que serían versiones aún más pesadas, se moverían a gran velocidad por el Universo y eventualmente se encontrarían con la Tierra.
La existencia de estos objetos fue predicha por Edward Witten en 1984. Más tarde, ese mismo año, Alvaro De Rujula y Sheldon Lee Glashow predijeron que estos objetos emitirían luz al cruzar la atmósfera terrestre de un modo similar a como lo hacen los meteoros, perdiendo parte de su energía.
El problema es que nunca han sido detectados de ninguna manera y, además, tampoco se les ha buscado específicamente debido fundamentalmente a su poca relevancia en la física de partículas. Pocos investigadores se han dedicado a su búsqueda, incluidos los que buscan meteoros, así que no se sabe realmente si existen o no.
Algunas de las características de las nuclearidades son similares a las de los rayos cósmicos de alta energía. Estos rayos cósmicos producen estelas de luz ultravioleta (radiación de Cherenkov ) al cruzar la atmósfera. Las nuclearidades producirían luz por el mismo mecanismo, pero tendrían menor energía.
A diferencia de las nuclearidades, los rayos cósmicos de alta energía sí se han detectado, aunque sean un fenómeno escaso. Para los de mayor energía se estima su flujo en 1 partícula por kilómetro cuadrado cada siglo. Sin embargo, como el detector en este caso es toda la atmósfera, se registran casos de estos rayos cósmicos de vez en cuando.
En principio, estos detectores, que usan grandes volúmenes de atmósfera dedicados a la detección de rayos cósmicos de alta energía, podrían también ser usados para detectar nuclearidades.
Un grupo internacional de investigadores ha analizado los datos fotométricos de del detector Pi of the Sky del INTA en El Arenosillo en Huelva (en la foto) y del observatorio Las Campanas (Chile) para tratar de calcular una cota a la existencia de nuclearidades o a su flujo.
Las predicciones sobre la luz que emitirían estos objetos al cruzar la atmósfera se basan en estimaciones de su densidad y velocidad. Estas características pueden ser similares a la de otros objetos. Desde 1984 el número de objetos que se han propuesto que puedan cruzar la atmósfera ha aumentando, incluidos los agujeros negros primordiales pequeños.
La idea central detrás del estudio de Lech Wiktor Piotrowski y sus colaboradores es simple. Si miramos al cielo por la noche podríamos buscar estelas de luz dejadas por las nuclearidades y otros objetos compactos de la misma manera que se registran los meteoros o estrellas fugaces.
Pero estas estelas de luz serían diferentes a las de los meteoros. Serían muy largas y tendrían un brillo constante. Esto sería una marca distintiva que permitiría descubrirlas.
Las exposiciones fotográficas con CCD de los detectores mencionados son de unos 10 segundos y las cámaras y correspondientes telescopios siguen la rotación terrestre durante la noche.
Los investigadores estudiaron los datos en crudo de estos observatorios y descartaron el 50% de los casos debido a que tenían una calidad escasa. Eso les dejaba con un equivalente de 1766 horas de observación para una región del cielo de 20 por 20 grados.
Luego usaron un algoritmo que buscaba esas estelas y se identificaron 36 000 de ellas que fueron clasificadas automáticamente como meteoros o satélites. Quedaron entonces 29 candidatos a nuclearidades, pero 9 de ellos también se vio que eran satélites. Al final quedaron sólo 20 candidatos a nuclearidades que debían ser estudiadas con mayor profundidad.
Para poder discernir bien esos posibles casos de nuclearidades de otras explicaciones se necesitaría saber su velocidad, pero esto no se puede saber con estos datos al tratarse de exposiciones de 10 segundos. Por tanto, se necesitarían observatorios mejores que permitieran medir este parámetro.
Aún así, los investigadores implicados se atreven a decir que esos 20 casos tampoco serían nuclearidades. Si lo fueran se esperaría una distribución plana a lo largo de todas las posibles trayectorias. Lo observado denota más bien lo contrario debido a la limitación del campo observado, por lo que se trataría de satélites o meteoros que cruzan sólo un trocito del campo observado y en ese tramo tan corto no se apreciaría una variación de brillo.
Así que, debido a las limitaciones técnicas, el resultado es negativo y, de momento, no se puede afirmar que existan estos objetos. Ciertos análisis sugieren de todos modos que el flujo de estas partículas debería ser bajo, así que su existencia es todavía compatible con lo observado hasta ahora.
La confirmación de la existencia de estos objetos vendría de experimentos diseñados espacialmente para su detección. Aunque el diseño de los mismos dependería de la masa de las nuclearidades. A masas bajas la eficiencia de su detección sería muy reducida. Pero a masas altas se emitiría también luz en la alta atmósfera y el volumen de atmósfera a observar sería mayor, lo que permitiría averiguar mejor el flujo de estas partículas.
La acotación del flujo de nuclearidades sería un importante paso adelante en la comprensión de la naturaleza de los objetos compactos pesados y podría guiar futuros estudios sobre la existencia en el Universo de materia estable compuesta de quarks extraños.
Quizás el artículo de Piotrowski y sus colaboradores pueda inspirar a otros equipos de científicos para que busquen nuclearidades y otros objetos compactos pesados. Mientras tanto, estos investigadores continuarán explorando este asunto.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Foto: Marcin Sokołowski.