Los físicos están más cerca que nunca de encontrar la fuente de la misteriosa materia oscura del universo, tras un año mejor de lo esperado de investigación en el detector de partículas Compact Muon Solenoid (CMS), parte del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN en Ginebra.Los científicos han llevado ahora a cabo la primera ejecución completa de experimentos que impactan protones entre sí casi a la velocidad de la luz. Cuando estas partículas sub-atómicas colisionan en el corazón del detector CMS, las energías y densidades resultantes son similares a las de los primeros instantes del universo, inmediatamente tras el Big Bang hace unos 13 700 millones de años. Las condiciones únicas creadas por estas colisiones pueden llevar a la producción de nuevas partículas que habrían existido en esos primeros instantes y que desde entonces han desaparecido.
Los investigadores dicen que están en camino de ser capaces de confirmar o descartar una de las principales teorías que podría resolver muchas de las grandes preguntas de la física de partículas, conocida como supersimetría (SUSY). Muchos esperan que pudiera ser una extensión valida del Modelo Estándar de la física de partículas, la cual describe las interacciones de las partículas subatómicas conocidas con una asombrosa precisión, pero no logra incorporar la relatividad general, la materia oscura ni la energía oscura.
Los investigadores dicen que están en camino de ser capaces de confirmar o descartar una de las principales teorías que podría resolver muchas de las grandes preguntas de la física de partículas, conocida como supersimetría (SUSY). Muchos esperan que pudiera ser una extensión valida del Modelo Estándar de la física de partículas, la cual describe las interacciones de las partículas subatómicas conocidas con una asombrosa precisión, pero no logra incorporar la relatividad general, la materia oscura ni la energía oscura.
La materia oscura es una sustancia invisible que no puede detectarse directamente, pero cuya presencia se deduce a partir de la rotación de las galaxias. Los físicos creen que forma aproximadamente un cuarto de la masa del universo, mientras que la materia visible y común apenas forma un 5% del mismo. Esta composición es un misterio, lo que lleva a intrigantes posibilidades de una física aún por descubrir.
El Profesor Geoff Hall del Departamento de Física en el Imperial College de Londres, que trabaja en el experimento CMS, dijo: Hemos dado un importante paso adelante en la búsqueda de la materia oscura, aunque no se ha realizado hasta el momento ningún hallazgo. Estos resultados han llegado más rápido de lo esperado, debido a que el LHC y el CMS funcionaron mejor el año pasado de lo que habíamos esperado, y ahora somos muy optimistas respecto a las promesas de captar supersimetría en los próximos años”.
La energía liberada en las colisiones protón-protçon del CMS se manifiestan como partículas que salen volando en todas direcciones. La mayor parte de las colisiones producen partículas conocidas, pero en raras ocasiones, se producen algunas nuevas, incluyendo las predichas por SUSY – conocidas como partículas supersimétricas, o “partículas-s”. La partículas-s más ligera es un candidato natural para la materia oscura dado que es estable y CMS sólo “vería” estos objetos a través de la ausencia de su señal en el detector, lo que llevaría a un desequilibrio entre energía y momento.
Para buscar las partículas-s, el CMS busca colisiones que produce dos o más “chorros” de energía (cúmulos de partículas viajando aproximadamente en la misma dirección) y una pérdida significativa de energía.
El Dr. Oliver Buchmueller, también del Departamento de Física en el Imperial College de Londres, pero con sede en el CERN, explica: “Necesitamos una buena comprensión de las colisiones comunes, de forma que podamos reconocer las inusuales cuando sucedan”. Tales colisiones son raras, pero pueden reproducirse por la física conocida. Examinamos unos 3 billones de colisiones, y encontramos 13 “similares a SUSY”, alrededor del número esperado. Aunque no se han encontrado pruebas de partículas-s, estas medidas estrechan el área de búsqueda para la materia oscura de forma significativa”.
Los físicos están esperando las ejecuciones de 2011 del LHC y CMS, que se espera que traigan datos que pudiesen confirmar la supersimetría como explicación de la materia oscura.
El experimento CMS es uno de los dos experimentos de propósito general diseñado para recopilar datos del LHC, junto con ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS). El Grupo de Física de Alta Energía del Imperial College ha desempeñado un papel clave en el diseño y construcción del CMS y ahora, muchos de los miembros trabajan en la misión para encontrar nuevas partículas, incluyendo la esquiva partícula del bosón de Higgs (si es que existe) , y resolver algunos de los misterios de la naturaleza, tales como de dónde procede la masa, por qué no hay antimateria en el universo, y si hay más de tres dimensiones espaciales.
Autor: Simon Levey
Fecha Original: 26 de enero de 2011
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