Nuevos resultados de PAMELA sobre el exceso de positrones en los rayos cósmicos

Dibujo20130802 pamela experiment - results - positron flux

El experimento PAMELA, instalado en un satélite, ha medido el flujo de positrones en los rayos cósmicos con energía de hasta 300 GeV. Durante el mínimo del último ciclo solar entre julio de 2006 y diciembre de 2009 se han observado 24.500 positrones, muchos más de los esperados. Este exceso apunta a una fuente astrofísica (quizás galáctica) que aún se desconoce. ¿Será la materia oscura? Por ahora nadie lo sabe, pero todo apunta a otra fuente exótica. El exceso también ha sido observado por AMS-02, en la Estación Espacial Internacional, cuyos datos tienen menor error pero casi coinciden con los nuevos datos publicados por PAMELA. ¿Qué será esa fuente exótica de positrones? Quizás habrá que esperar al telescopio espacial James Webb para descubrir la fuente galáctica de tipo astrofísico responsable de este exceso de positrones. El nuevo artículo técnico es PAMELA Collaboration, “The cosmic-ray positron energy spectrum measured by PAMELA,” arXiv:1308.0133, Subm. 1 Aug 2013.

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Nuevos datos de AMS-02 en la ISS sobre el exceso de positrones en los rayos cósmicos

Dibujo20130708 ams-02 data positron excess

Samuel Ting, Premio Nobel de Física 1976, presentó ayer en el ICRC 2013, Río de Janeiro, los nuevos resultados de AMS-02, instalado en la ISS, sobre los rayos cósmicos. Lo más interesante es que el exceso de positrones se mantiene constante hasta los 360 GeV (los datos ya publicados en PRL llegaban a 260 GeV) lo que apoya que su origen no es la materia oscura (el esperado corte en energía no se observa). La fuente de estos positrones es isótropa, con una anisotropía dipolar menor de 0,030 al 95% CL, lo que complica su origen astrofísico y apoya la hipótesis de la materia oscura. Esta contradicción requiere futuros estudios que aclaren el origen del exceso, pero en mi opinión, todo apunta a un origen astrofísico (como ya han apuntado muchos estudios técnicos), en contra de la materia oscura (partículas de materia oscura con una masa superior a 500 GeV son difíciles de casar con las evidencias gravitatorias). Todavía no están disponibles las transparencias de la charla, ni los correspondientes artículos técnicos, pero en la web de AMS-02 se ha publicado un breve resumen de los resultados.

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El exceso de positrones de AMS-02 como señal de la materia oscura

Dibujo20130405 Comparison of the positron fraction measured by AMS-02 to two particular dark matter scenarios

Interpretar el exceso de positrones observado por AMS-02 (además de por PAMELA y Fermi) como una señal de la aniquilación de una partícula (χ) de materia oscura requiere utilizar ajustar un modelo de la desintegración (como χχ→μμ, o χχ→WW) y una composición “razonable” para la materia oscura galáctica. El número de parámetros libres es grande y se pueden realizar muchos ajustes fácilmente. Mientras no se observe una señal de corte clara en los datos de AMS-02, decidir entre diferentes modelos es imposible. Esta figura muestra un ajuste a la desintegración  χχ→μμ de una partícula de masa m(χ)=670 GeV, más allá de lo observable en el LHC (por el momento). Los detalles los podéis disfrutar en Joachim Kopp (MPIK Heidelberg), “Constraints on dark matter annihilation from AMS-02 results,” arXiv:1304.1184, 3 Apr 2012.

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AMS-02 observa un exceso de positrones cuyo origen podría ser la materia oscura

Dibujo20130404 ams-02 - iss - over earth

Hoy, a las 17:00, Samuel Ting (Premio Nobel de Física en 1976), portavoz del equipo internacional de AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer) ha anunciado que se ha observado un exceso en el flujo de positrones con energías entre 20 y 250 GeV. La explicación más obvia es que su origen es la aniquilación de materia oscura galáctica, aunque no se pueden descartar otras fuentes no identificadas. El nuevo resultado se publicará en la revista Physical Review Letters y se ha obtenido tras recopilar 25 mil millones de eventos durante un año y medio, de los que unos 400 mil son positrones con energías entre 0,5 y 350 GeV. No se observado ninguna oscilación del flujo de positrones con la época del año (la famosa oscilación DAMA/Libra). Nos lo adelanta iwishart, “CERN to make Dark Matter announcement,” InvestigateDaily, Apr 4, 2013 [NASA video press conference; CERN seminar Webcast].

PS: El artículo técnico ya ha aparecido en la web de PRL: AMS Collaboration (M. Aguilar et al.), “First Result from the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station: Precision Measurement of the Positron Fraction in Primary Cosmic Rays of 0.5–350 GeV,” Phys. Rev. Lett. 110: 141102, Apr 3, 2013 [PDF gratis]. También ha aparecido un interesante artículo Stephane Coutu, “Viewpoint: Positrons Galore,” Physics 6: 40, Apr 3, 2013, cuya lectura recomiendo encarecidamente.

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