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Astroparticulas

La Física de Astropartículas o Astrofísica de Partículas es un campo relativamente reciente de investigación que se dedica al estudio de las partículas elementales de origen astrofísico.

Fisica de particulas

La física de partículas es la rama de la física que estudia los componentes elementales de la materia y las interacciones entre ellos.

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Estudiar y determinar la naturaleza, energía y lugar de origen de los rayos cósmicos como vía para comprender mejor el origen del Universo.

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miércoles, 25 de julio de 2012

El CERN busca el origen del Universo desde el espacio

El CERN busca el origen del Universo desde el espacio
Una de las primeras experiencias de todo astronauta es ver unos flashes que atraviesan su cuerpo incluso con los ojos cerrados. Son los rayos cósmicos, una radiación cuyo origen se desconoce pero que el detector de partículas AMS, instalado en la Estación Espacial Internacional, pretende desentrañar.

El 16 de mayo del 2011, Mark Kelly, el comandante que tripuló el último viaje del transbordador espacial Endeavour, de la NASA y sus cinco tripulantes, transportaron el Espectómetro Magnético Alpha (AMS), un detector de física de partículas, concebido por el CERN (Centro Europeo de Física de Partículas), y que fue instalado en la Estación Espacial Internacional (ISS).

Un año después, el AMS -construido con la colaboración de 600 científicos de 16 países distintos- ha transmitido 18.000 acontecimientos de flujos de rayos cósmicos del espacio al Centro de control y operaciones del CERN.

"Hace once años, cuando hice mi primer viaje espacial me sorprendí de seguir viendo unos flashes atravesando mis pupilas, mi cuerpo. Desde ese momento me interesé por los rayos cósmicos, y estoy muy feliz de haber participado en una experiencia para conocerlos un poco mejor", explicó este miercoles, en rueda de prensa, Kelly.

Ahora los tripulantes del Endeavour han visitado el Centro acompañados de sus familias para celebrarlo. "El AMS fue el último instrumento en ser instalado en la ISS, con él está completa. Para mí, el AMS es el experimento científico más importante con el que cuenta la estación", afirmó rotundo Kelly.

El AMS fue puesto en marcha hace justo cien años después de que el físico austríaco Victor F.Heiss descubriera los rayos cósmicos, y precisamente uno de los objetivos del aparato es medir las propiedades de la radiación cósmica.

La órbita de la ISS, entre 370 y 420 kilómetros de altitud, elimina los efectos de las colisiones con la atmósfera que enmascaran la naturaleza y las propiedades de la radiación cósmica.

"El proyecto proporcionará información muy valiosa acerca de la dosis de radiación a la que se expondrían las tripulaciones de futuros viajes espaciales de muy largo recorrido", explicó a Efe Manuel Aguilar, director del departamento de investigación básica del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológica de España (CIEMAT).

"Se calcula que sólo en la ida a Marte, los astronautas estarían expuestos a la mitad de la dosis de radiación letal para un ser humano. No les haría falta volver", agregó Aguilar.

Con los medios actuales, se tardaría 6 meses en llegar a Marte, mientras que para alcanzar la ISS sólo se demora 4 días y, eso teniendo en cuenta los periodos de adaptación de la tripulación y las exigencias de ajuste entre el transbordador y la estación espacial.

Otro de los retos científicos del AMS es tratar de determinar si existen restos de la antimateria que, según la teoría, debió existir para que se produjese el Big Bang, el momento del origen del Universo, hace 13.700 años.

"Lo que nosotros hemos explorado es una parte próxima a nuestra galaxia y ahí no hay trazos de antimateria. Pero no hay que olvidar que nuestra galaxia es una entre 100.000 millones, aún hay mucho espacio para explorar", recuerda Aguilar.

A pesar de que la ISS se encuentra a una distancia máxima de unos 420 kilómetros de la Tierra, los científicos esperan que el AMS detecte núcleos cósmicos de antimateria que vengan de muchísimo más lejos y que sean identificados gracias a su carga eléctrica negativa. "Y eso sólo se puede hacer creando un campo magnético, y esa es la principal dificultad en el espacio", apostilló el científico español.

Es por ello que el AMS cuenta con un imán permanente de grandes dimensiones para medir el signo de la carga eléctrica y la energía de cada una de las partículas que lo atraviesan.

La comunidad científica asume que el 25 por ciento del Universo está compuesto por materia oscura, la que no emite ni absorbe radiación electromagnética. El tercer objetivo del experimento AMS es detectar esa materia oscura.

"Se supone que en el espacio hay zonas con grandes densidades de partículas de materia oscura que se chocan entre si y se anulan. Pero los restos de esta anulación los podemos detectar y nos pueden dar pistas", afirmó, emocionado, Aguilar.

Consultado Samuel Ting, líder del proyecto AMS y Premio Nobel de Física en 1976, sobre cuándo se podrán obtener algunos resultados, contestó sin tapujos. "Lo más tarde posible, para poder estar seguros de lo que encontramos es válido".

Efe / Marta Hurtado

sábado, 14 de julio de 2012

La NASA descubre los «puntos X», en los que nuestro planeta se comunica con la atmósfera del Sol

La NASA descubre los «puntos X», en los que nuestro planeta se comunica con la atmósfera del Sol
La NASA ha descubierto portales ocultos en el campo magnético de la Tierra, a los que ha llamado 'puntos X'. Según han detallado los expertos, estos portales están en las proximidades del planeta y al abrirse estrechan la comunicación entre la Tierra y el Sol.

Estos campos magnéticos del planeta son "el lugar secreto" de encuentro del campo magnético de la Tierra y los vientos que registra el Sol después de que se produzca una llamarada solar.

El autor principal del trabajo, Jack Scudder, ha señalado que los llamados 'puntos X' son "regiones de difusión electrónica" en donde "el campo magnético de la Tierra se conecta con el campo magnético del Sol, creando un camino ininterrumpido que va desde el planeta a la atmósfera del Sol, situados a una distancia de 150 millones de kilómetros".

En este sentido, el investigador ha señalado que "la mayoría de los portales son pequeños y de corta duración, mientras que otros están 'bostezando', vasta y sostenidamente". De esta manera toneladas de partículas de alta energía pueden fluir a través de las aberturas, "calentando a la atmósfera superior de la Tierra, provocando tormentas geomagnéticas, y encendiendo brillantes auroras polares", ha apuntado Scudder.

La NASA sugiere que hay muchos portales magnéticos abiertos y cercanos a la Tierra, y explica que se abre y cierran sin previo aviso, invisibles e inestables por lo que muy difíciles de dar con ellos. De hecho, la agencia espacial estadounidense lleva trabajando en la búsqueda de 'puntos X' desde 1990, año en que la nave Polar comenzó a trabajar en la magnetosfera de la Tierra; una misión que duró años.

La nave se encontró con muchos 'puntos X' durante su estancia en el espacio, ha indicado la NASA, que ha precisado que la información no se había hecho pública hasta ahora. Ante estos resultados, la NASA está planeando llevar a cabo una misión que se lanzaría en 2014, para estudiar este fenómeno. Para ello, se utilizaría una sonda, que viajaría con detectores de partículas energéticas y sensores magnéticos, por la magnetosfera terrestre y alrededor de las enigmáticas puertas, para observar cómo funcionan.

EUROPA PRESS

martes, 10 de julio de 2012

El primer filamento de materia oscura entre dos clústeres de galaxias

El primer filamento de materia oscura entre dos clústeres de galaxias
Hasta ahora, su existencia era pura teoría, pero un equipo internacional de investigadores ha conseguido identificar directamente el primer filamento de materia oscura entre dos agrupaciones de galaxias. El hallazgo contribuye a trazar la evolución del universo a través de estas ‘carreteras galácticas’.

Por primera vez, un equipo internacional de científicos ha detectado un filamento de materia oscura que conecta dos clústeres de galaxias, Abell 222 y Abell 223. Numerosos astrónomos habían dibujado la telaraña cósmica de galaxias que se desprende de la teoría de la materia oscura fría, pero nunca antes se había detectado directamente.

“Los cúmulos de galaxias atraen constantemente a nuevas galaxias y grupos de galaxias a lo largo de los filamentos de materia oscura, como si fuesen ‘carreteras galácticas’. Por lo tanto, los filamentos son fundamentales en el crecimiento de la estructura del universo, desde las estructuras más jóvenes hasta la actualidad”, dice a SINC Jörg Dietrich, científico del Observatorio de la Universidad de Múnich (Alemania), y primer autor del trabajo.

Los investigadores intentaron trazar el filamento de materia oscura en 2005 sin obtener evidencias consistentes. Hace dos años consiguieron los primeros indicios del trabajo que ahora publica la revista Nature.

“La detección se hizo gracias a las mediciones estadísticas del efecto de lente gravitacional débil, que asume que los rayos de luz se doblan por la gravedad cuando pasan objetos masivos”, explica Dietrich.

Los científicos midieron la distorsión de decenas de miles de galaxias de fondo tenues, incluso las más alejadas, para crear un mapa de la distribución de la materia en el sistema de los clústeres Abell 222 y Abell 223.

Además de localizar el filamento de materia oscura, los investigadores han calculado su masa y sus resultados concuerdan con las predicciones teóricas. Los datos muestran que el filamento es tan pesado como un clúster pequeño de galaxias.

Implicaciones en la teoría del Big Bang

“Nuestro descubrimiento es la confirmación directa de una predicción clave en la teoría de la formación de estructuras, que forma parte de la teoría del Big Bang”, cuenta Dietrich.

La colisión de los objetos pequeños dan lugar a estructuras mayores y los filamentos de materia oscura juegan un papel muy importante en este proceso.

La teoría del Big Bang postula cómo se formaron las estructuras cósmicas en el universo. Las conclusiones del trabajo de Jörg Dietrich y sus colegas explican cómo se organiza la materia en el cosmos, a través de una vasta red de filamentos conocida como telaraña cósmica. “Los cúmulos de galaxias se encuentran donde estos filamentos se entrecruzan”, concluye.

SINC

jueves, 5 de julio de 2012

Peter Higgs se muestra sorprendido y Stephen Hawking pierde una apuesta

Peter Higgs se muestra sorprendido
"Sorprendido". Así describe su estado de ánimo el hombre de momento, Peter Higgs. "Nunca pensé que esto ocurriría estando yo con vida". Nada le hacía presagiar hace cerca de 50 años que este momento llegaría tan pronto, "sobre todo porque al principio no sabíamos qué teníamos que buscar. Estoy sorprendido de que haya llegado tan rápido", confiesa.

En 1964, Higgs describió con la sola ayuda de un lápiz y un papel las ecuaciones que predicen la existencia de una partícula nunca vista, pero necesaria para que funcione el Modelo Estándar sobre el que se basa la física actual. Ahora se pregunta: "¿Podríamos decir que es suficiente para la declaración de un descubrimiento?". Parece que ser que sí.

El físico asegura que esta verificación de lo que parece ser la existencia del Bosón de Higgs, "es sólo el comienzo". Apunta a que el hallazgo podría ser "más interesante de lo que aparenta a simple vista".

No obstante, explica que "hay muchas cosas que faltan por medir. Eso será una forma de adentrarnos en la física más allá del modelo estándar y eso será lo verdaderamente importante".

Stephen Hawking pierde una apuesta

El astrofísico británico Stephen Hawking considera que Peter Higgs debería ganar el Premio Nobel de Física tras la comprobación en el CERN de su teoría sobre el bosón que lleva su nombre, popularmente conocido como 'la partícula de Dios'.

Los resultados anunciados el miércoles por la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) sobre la existencia de una nueva partícula "indican de manera contundente que hemos descubierto el bosón de Higgs", ha dicho Hawking, en declaraciones a la BBC. "Es un resultado muy importante y Peter Higgs se merece el Nobel por este motivo", asegura el autor de 'Breve historia del tiempo'.

"Sin embargo, hasta cierto punto para mí es una lástima que este gran avance en Física se ha logrado con experimentos que han dado resultados que no me esperaba", ha añadido Hawking. "Por este motivo, yo hice una apuesta con el físico Gordon Kane de la Universidad de Michigan, a favor de que la partícula de Higgs no se encontraría. Pero parece ser que he perdido 100 dólares", ha confesado el astrofísico.

miércoles, 4 de julio de 2012

El CERN observa una partícula compatible con el tan buscado bosón de Higgs

El CERN observa una partícula compatible con el tan buscado bosón de Higgs
En un seminario celebrado en la sede del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) en Ginebra (Suiza), los experimentos ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) presentaron sus últimos resultados preliminares en la búsqueda de la partícula de Higgs. Ambos experimentos observan una nueva partícula en el rango de masas alrededor de 125-126 GeV (gigaelectronvoltios, unas 134 veces la masa de un protón). El anuncio realizado por el CERN sirve como apertura de la mayor conferencia en Física de Partículas del año, ICHEP2012, que comienza en Melbourne. La próxima edición se celebra en Valencia en 2014.

"Observamos en nuestros datos claros signos de una nueva partícula, con un nivel de confianza estadística de 5 sigma, en la región de masas alrededor de 126 GeV. El excepcional funcionamiento del LHC y ATLAS, y los enormes esfuerzos de mucha gente, nos han llevado a esta emocionante etapa", dijo la portavoz del experimento ATLAS Fabiola Gianotti, "pero se necesita un poco más de tiempo para preparar estos resultados para su publicación".

"Los resultados son preliminares, pero la señal de 5 sigma alrededor de 125 GeV que estamos viendo es dramática. Es realmente una nueva partícula. Sabemos que debe ser un bosón y es el bosón más pesado jamás encontrado", dijo el portavoz del experimento CMS Joe Incandela. "Las implicaciones son muy significativas y es precisamente por esta razón por lo que debemos ser extremadamente diligentes en todos nuestros estudios y comprobaciones".

"Es difícil no emocionarse con estos resultados", dijo el director de Investigación del CERN, Sergio Bertolucci. "El año pasado dijimos que en 2012 podríamos encontrar una nueva partícula como el bosón de Higgs o excluir la existencia del bosón de Higgs predicho por el Modelo Estándar. Con toda la precaución necesaria, me parece que estamos ante un punto de inflexión: la observación de esta nueva partícula indica el camino para el futuro hacia una comprensión más detallada sobre lo que estamos viendo en los datos".

Los resultados presentados se consideran preliminares. Se basan en datos recopilados en 2011 y 2012, con los datos de 2012 todavía bajo análisis. La publicación de los análisis mostrados se espera para finales de Julio. Una imagen más completa de las observaciones mostradas se obtendrá a finales de este año, después de que el LHC proporcione más datos a los experimentos.

El siguiente paso será determinar la naturaleza precisa de la partícula y su importancia para nuestra compresión del Universo. ¿Sus propiedades son las esperadas para el tan buscado bosón de Higgs, el ingrediente final aún no descubierto del Modelo Estándar de Física de Partículas? ¿O es algo más exótico? El Modelo Estándar describe las partículas elementales a partir de las cuales nosotros, y cualquier objeto visible del Universo, estamos hechos, así como las fuerzas que actúan entre ellas. Toda la materia que podemos ver, sin embargo, parece ser no más de un 4% del total. Una versión más ‘exótica’ de la partícula de Higgs podría ser un puente hacia la comprensión del 96% del Universo que permanece en la oscuridad.

"Hemos alcanzado un hito en nuestro entendimiento de la naturaleza", dijo el director general del CERN, Rolf Heuer. "El descubrimiento de una partícula consistente con el bosón de Higgs abre el camino a estudios más detallados, que requieren más estadística, los cuales concretarán las propiedades de la partícula y probablemente arrojarán luz sobre otros misterios de nuestro Universo".

La identificación de las características de la nueva partícula requerirá una considerable cantidad de tiempo y datos. Pero,cualquiera que sea la forma que tome la partícula de Higgs, nuestro conocimiento de la estructura fundamental de la materia está a punto de dar un gran paso adelante.

Participación española

España es uno de los principales contribuyentes al CERN, ascendiendo su aportación al 8,11% del total de las aportaciones para el ejercicio 2012. La participación de los grupos de investigación españoles en el LHC cuenta con el apoyo del Ministerio de Economía y Competitividad, a través del Programa Nacional de Física de Partículas, y del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), proyecto Consolider‐Ingenio 2010.

Además de haber diseñado y construido varios subdetectores que son clave en la búsqueda de nuevas partículas en el LHC, los grupos españoles participan de forma destacada en su operación y mantenimiento, así como en la recogida, procesado y análisis de las colisiones producidas por los experimentos, incluyendo aquellas que pueden conducir a la observación del bosón de Higgs.

Desde la puesta en marcha del detector ATLAS, donde participan más de 3.000 científicos de 174 instituciones procedentes de 38 países, investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València; el Institut de Fisica d'Altes Energies (IFAE), consorcio entre la Generalitat de Catalunya y la Universitat Autònoma de Barcelona; el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (CNM‐IMB‐CSIC); y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), participan activamente en la operación y mantenimiento de los detectores, con una fuerte presencia en las actividades de alineamiento y calibración.

Dentro del amplio programa de investigación del LHC, los grupos españoles en ATLAS participan en un gran número de líneas de investigación en el análisis de los datos, que cubren muchos de los temas a priori más interesantes del programa del LHC. En particular, en el caso de la búsqueda del bosón de Higgs del Modelo Estándar los grupos han estudiado diferentes estados finales resultado de la desintegración de la partícula de Higgs en dos fotones, dos leptones taus, dos quarks bottom, y dos bosones Z o W.

En CMS, donde participan 3.275 científicos de 179 institutos en 41 países, están presentes los grupos experimentales del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT); Instituto de Física de Cantabria (IFCA), centro mixto CSIC-Universidad de Cantabria, la Universidad de Oviedo (UO) y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), ocupando responsabilidades en la operación y mantenimiento de los detectores, así como en técnicas de alineamiento básicas para tener datos de calidad.

Al igual que en el caso de ATLAS, la participación de los grupos españoles en actividades de análisis en CMS está muy diversificada y cubre un amplio abanico de los procesos de interés del programa de física del LHC. Todos los grupos participan activamente en la búsqueda del bosón de Higgs. Destaca la participación en el análisis del canal de desintegración del bosón de Higgs en bosones WW, así como en canales asociados a la desintegración en bosones ZZ.

CIEMAT | CPAN

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