La materia oscura galáctica no puede explicar las observaciones de PAMELA, ATIC, Fermi y HESS

El espectro de energía de los positrones observados en los rayos cósmicos por experimentos como PAMELA, ATIC, Fermi y HESS en el rango de energías 10 GeV a unos pocos TeV excede todo origen astrofísico plausible, por lo que se proclama que su origen es la desintegración de la materia oscura de nuestra galaxia. Sin embargo, hay un problema. Si la materia oscura son partículas tipo WIMP o similares (X en la figura), reliquias del origen del universo, deben estar en equilibrio térmico rodeando de forma esférica nuestra galaxia. En dicho caso, la tasa de aniquilación que resulta es entre 2 y 3 órdenes de magnitud más pequeña de la necesaria para explicar los resultados experimentales. La única solución es asumir que las partículas de materia oscura interactúan con una nueva fuerza desconocida lo que provocaría un incremento en su tasa de aniquilación mediante el mecanismo de Sommerfeld. ¿Explica este mecanismo los resultados experimentales? Un nuevo artículo de Jonathan L. Feng, Manoj Kaplinghat, y Hai-Bo Yu, todos de la Universidad de California en Irvine, muestran que el mecanismo de Sommerfeld por sí solo no puede hacerlo. Un duro varapalo a la interpretación de estas observaciones experimentales como originadas por la materia oscura. El nuevo cálculo está basado en las hipótesis más sencillas posibles, por lo que los autores opinan que es pesimista (en sus palabras, conservativo), en el sentido de que mejoras en dicho cálculo lo único que harán es empeorar sus resultados alejándolos de las observaciones experimentales. ¿Alguna solución? Según los autores las únicas soluciones son que la materia oscura aparte de partículas sea otra cosa que desconocemos, o que los modelos cosmológicos del origen del universo que predicen la cantidad de materia oscura son incorrectos, o que el halo de materia oscura de nuestra galaxia tiene una forma especial en nuestro entorno que hace que recibamos más positrones de los que en promedio recibe cualquier otra región de nuestra galaxia. Un gran problema para los modelos que tratan de explicar la materia oscura como partículas elementales que el LHC del CERN será capaz de observar. La materia oscura nos enseña cada día más lo poco que sabemos sobre ella. Un interesante artículo técnico, para físicos y astrofísicos, Jonathan L. Feng, Manoj Kaplinghat, Hai-Bo Yu, “Halo-Shape and Relic-Density Exclusions of Sommerfeld-Enhanced Dark Matter Explanations of Cosmic Ray Excesses,” Phys. Rev. Lett. 104: 151301, 15 April 2010 [gratis en ArXiv]. Recomiendo sobre este artículo la sinopsis de Stanley Brown, “Trouble for dark matter explanations of excess cosmic positrons,” Physics, April 16th, 2010.

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