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Los primeros resultados de AMS hechos públicos son compatibles con la existencia de partículas de materia oscura.

El equipo de investigadores que usa el espectrómetro magnético alfa (AMS en sus siglas en inglés) ha anunciado los primeros resultados. Informan en su artículo sobre un exceso de positrones (la antipartícula del electrón) en los rayos cósmicos que es compatible con la aniquilación de partículas de materia oscura. El resultado está basado en 25.000 millones de eventos, incluyendo 400.000 positrones con energías entre 0,5 y 350 GeV registrados en 18 meses. Esto confirmaría los resultados de las misiones PAMELA y Fermi.
Todavía no se sabe en qué consiste la materia oscura y los intentos de detectar directamente estas partículas en minas a gran profundidad han sido infructuosos. Este otro método es indirecto, pues no detecta las partículas de materia oscura, y tiene que realizarse en órbita para evitar los efectos de la atmósfera terrestre, pues los rayos cósmicos chocan contra los átomos que hay en ella.
Este espectrómetro es un detector de partículas de siete toneladas que se instaló en la estación espacial internacional en 2011. Las partículas de rayos cósmicos permean todo el espacio y algunas de ellas chocan contra este detector. Un campo magnético permite alterar la trayectoria de las partículas detectadas y diferenciar unas de otras. Este detector se instaló gracias a una campaña de 17 años para poner un detector de antipartículas en el espacio por parte de Samuel Ting, premio Nobel en Física del MIT.
El número de positrones detectados aumenta entre los 10 y los 250 GeV, pero la pendiente a su vez varía. Además no hay una variación temporal y ni una dirección preferente. Esto es compatible con un origen de estos positrones a partir de la aniquilación de partículas de materia oscura, pero no es de momento concluyente y podría haber otras explicaciones.
AMS no detecta partículas de materia oscura, sino partículas de materia ordinaria cuyo origen puede ser, en parte, la aniquilación de partículas de materia oscura.

Comparativa del conteo de positrones frente a su energía entre distintos instrumentos. Los círculos en rojo se corresponde con los datos de AMS.

Aunque el exceso de antimatería se detectó hace una década todavía no hay una buena explicación para el fenómeno. Una posible explicación viene dada por la teoría de supersimetría. Según esto las partículas y antipartículas de materia oscura se aniquilan entre sí produciendo positrones entre otras cosas. Asumiendo una distribución isotrópica de la matería oscura hay modelos que predicen lo observado por AMS. Los modelos supersimétricos predicen un corte a altas energías justo por encima de la masa de las partículas WIMPs de materia oscura. Algo que no ha sido observado aún. Habría una subida en el número de positrones según aumenta la energía hasta alcanzar un pico centrado en la masa-energía de la partícula de materia oscura original, luego decaería rápidamente.
Sin embargo, estas mismas observaciones son compatibles con que el origen sean estrellas de neutrones distribuidas a lo largo del plano galáctico.
Se espera que en los próximos años AMS aumente su precisión estadística y se aclarare qué pasa con la fracción de positrones por encima de los 250 GeV. Aunque AMS es capaz de detectar partículas de hasta 1 TeV de energía, los datos disponibles por encima de 250 GeV registrados hasta el momento tienen una falta de significación estadística. De hecho, no se han hecho públicos los datos por encima de 350 GeV debido a ese problema. Pero cuando se disponga de ellos permitirán distinguir entre una fuente y otra de positrones. Se espera que la vida útil del AMS llegue a los 20 años.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.
Foto cabecera: NASA.