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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.

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viernes, 29 de noviembre de 2013

Un nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs

Un nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs
Investigadores del experimento ATLAS del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) han observado las primeras evidencias del bosón de Higgs desintegrándose en fermiones, los ‘ladrillos’ que forman la materia, en lugar de en bosones como se conocía hasta ahora. En el estudio han participado investigadores españoles.

La colaboración internacional del experimento ATLAS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) acaba de hacer públicas las primeras evidencias de la desintegración del recién descubierto bosón de Higgs en dos partículas denominadas tau, pertenecientes a la familia de partículas que compone la materia que vemos en el universo.

Hasta ahora los experimentos del LHC habían detectado la partícula de Higgs mediante su desintegración en otro tipo de partículas denominadas bosones, portadoras de las fuerzas que actúan en la naturaleza, mientras las evidencias de desintegraciones en fermiones no eran concluyentes.

Esta es la primera evidencia clara de este nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs, en cuyo análisis han participado investigadores españoles.

Los miembros de la colaboración ATLAS presentaron los nuevos resultados en un seminario en el CERN el pasado 26 de noviembre. En ellos se muestra por primera vez con un nivel de certeza de 4 sigma – lo necesario para proclamar una genuina observación es 5– al bosón de Higgs decayendo en dos leptones tau (representados por la letra del alfabeto griego τ). Es la primera vez que se ha medido este fenómeno en el bosón de Higgs.

El bosón de Higgs es la partícula descubierta en 2012 por los experimentos ATLAS y CMS del LHC que revela la existencia de un nuevo campo de fuerza en la Naturaleza. También llamado mecanismo de Brout-Englert-Higgs en honor a los físicos que lo propusieron (dos de ellos, Englert y Higgs, galardonados con el Nobel de Física y el Príncipe de Asturias de Investigación).

Este campo de fuerza es responsable del origen de la masa de otras partículas elementales. Sin este mecanismo para generar la masa, la materia que compone todo lo que vemos en el Universo y a nosotros mismos no se hubiera podido formar tal y como la conocemos.

Compatible con el modelo estándar

Se sabía que la partícula de Higgs se desintegra en uno de los dos tipos básicos de partículas que existen: los bosones, responsables de las interacciones (fuerzas) que se producen en la naturaleza. El mecanismo de Brout-Englert-Higgs se propuso para explicar el origen de la masa de este tipo de partículas.

Sin embargo, el modelo estándar de la física de partículas, la teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones, postulaba que el otro tipo básico de partículas, los fermiones, también adquirían su masa por este mecanismo.

Ahora es la primera vez que los científicos han visto claramente que el bosón de Higgs se desintegra también en este tipo de partículas, los fermiones, los 'ladrillos' que componen la materia visible en el Universo (por ejemplo, los electrones y los quarks que componen los protones de un átomo son fermiones). De hecho, los resultados obtenidos por los científicos del experimento ATLAS son compatibles con las predicciones del modelo estándar.

Estos resultados se han obtenido con los datos recopilados en 2012. A partir de su puesta en marcha en 2015 tras dos años de mantenimiento, los científicos esperan obtener muchos más datos del LHC, funcionando además a la energía para la que se diseñó.

Investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) han participado directamente en este análisis, con un papel importante en la caracterización de los sucesos de fondo, determinación de métodos estadísticos, definición de la técnica multivariante y selección de las variables de entrada, que han sido cruciales para lograr este resultado con un alto nivel de confianza estadística.

Por su parte, los investigadores del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) participantes en el experimento ATLAS trabajan en otros canales para estudiar la desintegración del bosón de Higgs en otros fermiones (quarks top y bottom).

En ATLAS también participan investigadores del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (CNM-IMB-CSIC) y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM). En total, unos 200 investigadores españoles participan en el LHC, agrupados por el Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN).

CPAN | SINC

viernes, 27 de septiembre de 2013

Los púlsares evolucionan y pueden volver a su estado original

Los púlsares evolucionan y pueden volver a su estado original
Los púlsares representan una de las últimas fases de la vida que puede experimentar una estrella. Sin embargo, durante esta fase de vejez los púlsares también están sujetos a su propia evolución, según acaba de demostrar una investigación liderada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Sus observaciones, publicadas hoy en la revista Nature, han registrado la metamorfosis de una de estas estrellas de neutrones desde radio púlsar a púlsar de rayos X y, nuevamente, a radio púlsar. Este último cambio tuvo lugar en aproximadamente dos semanas.

Se trata de la estrella de neutrones IGR J18245-2452, situada a 18.000 años luz de la Tierra, en la constelación de Sagitario. En abril de 2013, el equipo de investigación observó que este objeto se comportaba como un púlsar de rayos X y, al compararlo con los catálogos estelares, descubrió que dicho púlsar había sido previamente caracterizado como un radio púlsar. No obstante, poco más de dos semanas después, el objeto volvía a comportarse según su clasificación original al volver a emitir ondas de radio.

El investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Espacio Alessandro Papitto, que ha dirigido la investigación, afirma que esta es la primera vez que se observa a un mismo púlsar experimentar dos fases distintas de emisión” y, por tanto, supone el hallazgo “del eslabón perdido de las estrellas de neutrones”.

Actualmente, la mayoría de los púlsares se clasifican en dos grupos en función de su comportamiento y del tipo de radiación periódica que emiten, la cual puede ser de radio o de rayos X.

Los púlsares de rayos X pertenecen a sistemas binarios en los que la estrella que les acompaña vierte materia sobre ellos, lo que acelera su periodo de rotación y provoca su emisión de rayos X. Por su parte, los radio púlsares emiten radiación, debido a la rotación de su campo magnético.

Papitto explica que “al principio de la década de los años ochenta se descubrió el primer radio púlsar con un periodo de rotación de milisegundos”. Se trataba de la velocidad de rotación más alta observable en la superficie de una estrella.

El investigador del CSIC cuenta que “este descubrimiento dio lugar a la incógnita de cómo esos objetos podían alcanzar dichos periodos de rotación tan veloces, dado que en ellos siempre se había observado una tendencia a la deceleración”. Se propuso entonces que tales púlsares hubieran sido acelerados por la caída de materia durante una fase previa como púlsares de rayos X, y que se tratase, por tanto, de un proceso evolutivo.

No fue hasta hace menos de 15 años cuando se hallaron, también, los primeros púlsares de rayos X con periodo de unos milisegundos. Este hecho concordaba con la hipótesis propuesta pero, “hasta ahora, ninguno había presentado ambas fases”, añade el investigador del CSIC.

Dicha incógnita ha sido resuelta gracias a este púlsar metamórfico. Para Papitto también resulta “muy significativo que se haya demostrado que la transición entre ambas fases del púlsar no ocurra únicamente una vez a lo largo de miles de millones de años”. Al contrario, su trabajo demuestra que “existe una fase intermedia en el que los púlsares pueden cambiar de un estado a otro en repetidas ocasiones y en escalas de tiempo muchísimo más cortas de lo que se creía hasta ahora”.

CSIC

jueves, 29 de agosto de 2013

Convierten el flujo de las partículas en la 'sonata de la antimateria'

Convierten el flujo de las partículas en la 'sonata de la antimateria'
La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) ha convertido las oscilaciones de las partículas entre la materia y la antimateria en sonidos y ha rebajado su frecuencia hasta convertirlas en un sonido audible por el oído humano al que han llamado la sonata de la antimateria.

"Para cada partícula fundamental de materia, hay una de antimateria con su misma masa pero con algunas características opuestas, como su carga eléctrica", han explicado los científicos del organismo, que han explicado que, mientras algunas partículas existen solo como materia o antimateria, otras pueden cambiar en una u otra.

Así, mediante el detector del acelerador de partículas situado en los laboratorios del CERN, los investigadores pudieron observar que algunas de las partículas llegaban a oscilar entre la materia y la antimateria hasta 3 billones de veces por segundo, y lo que hicieron fue traducir esa frecuencia a notas musicales, según han indicado.

Sin embargo, han tenido que ralentizar la frecuencia "millones y millones de veces" para lograr que pudiera ser detectada como un sonido por el oído humano.

La grabación del sonido, que ha sido colgada en la cuenta de Youtube del físico de partículas Robert Lambert, trabajador del organismo, incluye una gráfica de las ondas de frecuencia de oscilación de las partículas junto con unos pocos apuntes explicativos para permitir seguir la representación gráfica del sonido conforme se escucha.



EUROPA PRESS

sábado, 17 de agosto de 2013

Una curiosa estrella muerta presenta uno de los campos magnéticos más intensos del universo

Una curiosa estrella muerta presenta uno de los campos magnéticos más intensos del universo
Gracias al telescopio espacial XMM-Newton, de la ESA, un equipo de científicos ha descubierto que una curiosa estrella muerta presenta uno de los campos magnéticos más intensos del universo, a pesar de que todos los indicios parecían indicar que su magnetismo era inusualmente débil.

Este objeto, conocido como SGC 0418+5729 (o SGR 0418, de forma abreviada), es un magnetar, un tipo de estrella de neutrones.

Una estrella de neutrones es el núcleo muerto de una estrella masiva que terminó colapsando sobre sí misma tras agotar todo su combustible y explotar como supernova. Son objetos extraordinariamente densos, acumulando una masa mayor que la de nuestro Sol en una esfera de apenas 20 kilómetros de diámetro– el tamaño de una ciudad.

Un pequeño porcentaje de las estrellas de neutrones se transforman en magnetares, objetos con un intenso campo magnético. Como referencia, pueden presentar un magnetismo miles de millones o billones de veces más intenso que el generado por las máquinas de resonancia magnética de los hospitales. Estos campos magnéticos provocan que los magnetares emitan de forma esporádica potentes explosiones de radiación de alta energía.

SGR 0418 se encuentra en nuestra galaxia, a unos 6.500 años luz de la Tierra. Fue detectado por primera vez en junio de 2009 por los telescopios espaciales Fermi (NASA) y Koronas-Photon (Roscosmos), cuando se iluminó de repente en las bandas de los rayos X y de los rayos gamma. Desde ese momento se ha estado estudiando con toda una flota de observatorios, entre los que se encuentra el telescopio espacial XMM-Newton de la ESA.

"Hasta hace poco, todo parecía indicar que este magnetar tenía uno de los campos magnéticos más débiles jamás registrados, de apenas 6 x 1012 Gauss, unas 100 veces menos intenso que el de un magnetar típico”, explica Andrea Tiengo, del Instituto Universitario de Estudios Superiores de Pavía, Italia, autor principal del artículo que presenta estos resultados en Nature.

“Comprender estos resultados fue todo un reto. Sospechábamos que SGR 0418 ocultaba un campo magnético mucho más intenso, fuera del alcance de las técnicas de análisis habituales”.

Los magnetares giran más lento que las estrellas de neutrones convencionales, pero también son capaces de completar una revolución cada pocos segundos. La forma habitual de medir el campo magnético de un magnetar es determinar a qué velocidad se está frenando esta rotación. Basándose en los datos recogidos a lo largo de tres años, los astrónomos llegaron a la conclusión de que el campo magnético de SGR 0418 era extremadamente débil.

El equipo de Andrea Tiengo desarrolló una nueva técnica capaz de analizar este campo magnético con un nivel de detalle sin precedentes, basada en el estudio de las variaciones en el espectro de rayos X del magnetar sobre una escala temporal extremadamente corta. Esta técnica ha desvelado que SGR 0418 es en realidad un monstruo magnético.

“Nuestras observaciones sugieren que este magnetar tiene un campo magnético muy fuerte y retorcido, que alcanza los 1015 Gauss en ciertas regiones de su superficie, de apenas unos pocos cientos de metros de diámetro”, aclara Andrea.

“El campo magnético global puede parecer débil, como sugerían las primeras observaciones, pero ahora somos capaces de estudiar la sub-estructura del campo magnético en la superficie del magnetar y hemos descubierto que es extremadamente intenso”.

Este fenómeno es similar al que podemos observar en nuestro Sol, que presenta campos magnéticos localizados anclados en las manchas solares. Cuando la configuración de estos campos varía, pueden colapsar produciendo una erupción solar, o en el caso de SGR 0418, una explosión de rayos X.

“Los datos espectrales recogidos por XMM-Newton, combinados con una nueva técnica de análisis, nos han permitido realizar el primer estudio detallado del campo magnético de un magnetar, confirmando que es uno de los más intensos del universo conocido”, añade Norbert Schartel, Científico del Proyecto XMM-Newton para la ESA.

“Ahora disponemos de una nueva herramienta que nos permitirá estudiar el campo magnético de otros magnetares y perfeccionar nuestros modelos de estos exóticos objetos”.

ESA

viernes, 16 de agosto de 2013

La variabilidad en la emisión gamma conecta fenómenos estelares

La variabilidad en la emisión gamma conecta fenómenos estelares
Un estudio liderado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto que el sistema binario LS I 61 303, compuesto por una estrella Be y un púlsar y situado a unos 6.400 años luz de la Tierra, varía su emisión de rayos gamma cada 4,5 años aproximadamente, ciclo que coincide con su periodo orbital. El trabajo, publicado en la revista The astrophysical Journal Letters, conecta la variabilidad en la emisión gamma con la fenomenología de los discos en torno a las estrellas.

Las estrellas Be son cuerpos variables que poseen vientos ecuatoriales cuya materia forma discos en torno a ellas. Variaciones en la emisión a diferentes frecuencias, a lo largo de años, se han relacionado con la formación y dispersión del material del disco.

“En este estudio hemos analizado cuatro años y medio de observaciones realizadas con el satélite Fermi, dentro del experimento Large Area Telescope, y hemos descubierto que la emisión gamma de LS I 61 303, que sabíamos que era variable con una periodicidad igual a su periodo orbital, presenta también una variabilidad de larga duración, de alrededor de 1667 días”, explica el investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Espacio Diego Torres.

Esta medición es compatible con los datos recopilados hasta ahora con tecnología óptica y de radio. Se trata de la primera variabilidad de larga duración detectada en rayos gamma y, según los autores del estudio, denota una relación entre la modulación gamma y los procesos relacionados con el disco, como por ejemplo, un aumento o disminución de su tamaño, fenómenos ya observados en otros sistemas pero nunca en rayos gamma.

“Se trata de la primera vez que se emplean los rayos gamma para medir las propiedades del disco de decreción de las estrellas. Esperamos que nuestros resultados aporten, además de información valiosa sobre LS I 61 303, pistas suficientes para estudiar esta fenomenología en otros sistemas binarios, ya que no todos los objetos compactos se ven afectados de la misma forma por estas variaciones”, añade la investigadora Daniela Hadasch.

CSIC

martes, 6 de agosto de 2013

Descartada la presencia de hielo puro de CO2 amorfo en el espacio

Descartada la presencia de hielo puro de CO2 amorfo en el espacio
Un estudio realizado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial ha identificado en condiciones de laboratorio una nueva banda espectral del hielo puro y amorfo de dióxido de carbono (CO2), que ha recibido el nombre de Banda X. Según este trabajo, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), en un primer estadio del proceso de cristalización las moléculas de CO2 se encuentran desordenadas y forman una capa de hielo puro amorfo. Hasta el momento, la Banda X no ha sido detectada durante las observaciones espaciales, lo que ha llevado a los investigadores a descartar que exista hielo puro de CO2 amorfo en el espacio.

El dióxido de carbono es uno de los elementos más abundantes en el Universo. El hielo seco, como se conoce su forma congelada, está presente en multitud de cuerpos celestes del Sistema Solar, así como en el polvo interestelar, lo que lo convierte en un indicador del historial térmico de la evolución de las estrellas jóvenes.

“La formación de hielos en el espacio interestelar es un proceso del que aún se desconocen muchos aspectos. La mayor parte de la información de la que disponemos proviene de observaciones espectroscópicas que analizan la interacción entre la radiación electromagnética y la materia. En esas mediciones no aparece la Banda X que hemos identificado en este estudio, por lo que deducimos que en el espacio el dióxido de carbono sólo puede existir como hielo cristalino, en el que las moléculas forman un patrón ordenado, o estar mezclado con otras especies”, explica el investigador del CSIC Rafael Escribano, del Instituto de Estructura de la Materia.

Experimentos en ultra alto vacío

Este trabajo ha combinado técnicas de análisis espectroscópicos, modelos teóricos y la formación en el laboratorio de hielos ultrafinos, de tan solo unas moléculas de grosor.

La mayor parte de los experimentos se realizaron en un sistema de ultra alto vacío a temperaturas próximas al cero absoluto, que intentaba imitar el vacío interestelar. “Para estudiar la formación del hielo, las moléculas de CO2 se iban añadiendo poco a poco, de manera que se formasen películas muy finas. En ese proceso observamos que antes de la creación de cristales ordenados tenía lugar otra etapa, identificada por medio de la Banda X, en la que el dióxido de carbono presentaba una estructura amorfa”, añade el investigador del CSIC Guillermo M. Muñoz Caro, del Centro de Astrobiología, centro mixto del CSIC y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial.

Según los investigadores, esta nueva evidencia sobre el estado de los hielos en otras regiones de nuestra galaxia supone un hallazgo importante, ya que es poco común recabar información sobre objetos tan lejanos debido a las limitaciones asociadas a su observación.

CSIC

jueves, 1 de agosto de 2013

Primeros indicios experimentales de una nueva física más allá del modelo estándar

Primeros indicios experimentales de una nueva física más allá del modelo estándar
Un equipo de físicos de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) y del CNRS francés han predicho desviaciones en la probabilidad de una de las desintegraciones del mesón B que han sido detectadas experimentalmente en el acelerador LHC del CERN. La confirmación de los resultados sería la primera prueba directa de la existencia de la 'nueva física', una teoría más fundamental que el vigente modelo estándar de las partículas.

El modelo estándar, el modelo teórico más completo que existe hasta ahora para explicar el universo, tiene carencias y no permite explicar fenómenos como la materia oscura o la interacción gravitatoria entre partículas. Los físicos buscan una teoría más fundamental a la que llaman 'nueva física', pero hasta ahora no había ninguna prueba directa de su existencia, aparte de la observación indirecta de la materia oscura, deducida, entre otros, a partir del movimiento de las galaxias.

Un equipo de físicos formado por el profesor del departamento de Física de la UAB Joaquim Matias, el investigador posdoctoral Javier Virto, de la misma universidad, y el investigador del CNRS / Université Paris-Sud Sébastien Descotes-Genon, ha predicho que esta nueva física implicaría la existencia de unas desviaciones en la probabilidad de una desintegración muy específica de una partícula, el mesón B. Detectar estas pequeñas desviaciones mediante un experimento sería la primera prueba directa de la existencia de esta teoría más fundamental.

El 19 de julio pasado, científicos del detector LHCb, uno de los grandes experimentos que se llevan a cabo en el acelerador LHC del CERN, mostraron en la conferencia internacional de física de partículas EPS 2013 de Estocolmo (Suecia), los resultados de las medidas experimentales de esta desintegración del mesón B. Las medidas muestran unas desviaciones respecto a las predicciones del modelo estándar que los investigadores de la UAB y del CNRS calcularon. El hecho relevante ha sido que estos investigadores han demostrado que todas estas desviaciones muestran un patrón coherente que les ha permitido identificar su origen en una única fuente.

Los resultados de su análisis apuntan a una desviación respecto a la predicción del modelo estándar de 4,5 sigmas. Si se confirma, sería todo un acontecimiento, ya que los científicos consideran 3 sigmas como "evidencia científica" de la nueva física y 5 sigmas como "descubrimiento".

"Hay que ser prudentes, porque serán necesarios más estudios teóricos y más medidas experimentales para confirmarlo", explica Joaquim Matias, "pero si se confirman estaríamos ante la primera prueba directa de la nueva física, una teoría más general que el actualmente vigente modelo estándar". "Si el Higgs ha completado el puzle del modelo estándar, estos resultados pueden ser la primera pieza de un nuevo puzle mucho mayor", añade el Dr. Matias.

Los investigadores apuntan que uno de los modelos de nueva física que podría explicar estos resultados sería el que postula la existencia de una nueva partícula llamada Zprima, "pero podría haber muchos otros modelos compatibles", puntualiza Matias.

El interés del resultado ha llevado a los científicos del otro gran experimento del LHC, el detector CMS, a querer hacer esta medida. El CMS ha invitado al Dr. Matias a explicar los detalles teóricos en un seminario para tratar de corroborar el resultado. Al mismo tiempo LHCb también está añadiendo nuevos datos para mejorar la estadística y confirmar estas medidas el próximo mes de marzo de 2014.

Más allá del modelo

Hace años que los físicos de partículas saben que la teoría que utilizan, a pesar de ser un modelo muy exitoso en todos los test realizados hasta ahora, tiene importantes carencias como la falta de un candidato de materia oscura. También presenta otros problemas más fundamentales como el llamado problema de las jerarquías o de la asimetría materia-antimateria del universo.

Dos de los objetivos centrales del acelerador Large Hadron Collider (LHC) son encontrar el bosón de Higgs y la nueva física, una teoría más fundamental y más general que la del modelo estándar en la que este solo sería un caso particular. Los físicos encontraron, hace un año, el bosón de Higgs, pero al parecer la partícula encaja perfectamente en el modelo estándar y de momento no da ninguna pista clara de nueva física.

Resultados presentados en la conferencia EPS 2013

En el CERN hay cuatro experimentos, cuatro grandes detectores (ATLAS, CMS, LHCb, y Alice) que registran las colisiones entre partículas para que los científicos analicen su comportamiento. El detector del LHCb está diseñado para estudiar el comportamiento de los quarks y estudiar desintegraciones llamadas raras, muy poco frecuentes.

El 19 de julio pasado, en la conferencia de Física de Altas Energías EPS 2013 de la Sociedad Europea de Física, en Estocolmo (Suecia), el Dr. Matias presentó las predicciones teóricas de su grupo sobre una de estas desintegraciones: la de un mesón B, formado por un quark b y un antiquark d, en un par de muones y en una partícula llamada K*. El grupo de investigadores de la UAB y CNRS calculó la predicción de cómo debe funcionar esta desintegración, y cómo cambiaría en diversos escenarios de Nueva Física.

Poco después, un físico experimental del detector LHCb, Nicola Serra, presentó en la misma conferencia los primeros resultados experimentales completos de esta desintegración. De manera sorprendente, las medidas experimentales eran coherentes con las desviaciones predichas por Joaquim Matias y sus colaboradores. Por primera vez, este tipo de desviaciones eran consistentes con predicciones teóricas basadas en la presencia de contribuciones más allá del modelo estándar.

UAB | SINC

viernes, 5 de julio de 2013

Ráfagas de radio cósmicas despiertan la imaginación de los astrofísicos

Ráfagas de radio cósmicas despiertan la imaginación de los astrofísicos 
Un equipo internacional, liderado desde la Universidad de Manchester (Reino Unido), ha detectado ‘estallidos’ de ondas de radio muy breves que parecen llegar desde fuera de nuestra galaxia. Su procedencia es desconocida, pero los científicos plantean que la fuente podría estar en estrellas de neutrones, como los magnetares, o en lejanos agujeros negros.

El radiotelescopio Parkes de Australia ha registrado cuatro potentes pulsos de radio originados a miles de millones de años luz de la Tierra. Se caracterizan por su brevedad. Tan solo duran unos pocos milisegundos, a diferencia de otras radiaciones galácticas que se prolongan durante días o meses.

Sus descubridores, científicos de la Universidad de Manchester (Reino Unido) y otros centros internacionales, han bautizado a estos ‘estadillos’ de radio como fast radio burst (FRB). Los detalles se publican esta semana en la revista Science.

“Ha sido increíble encontrar una señal propagada a través del universo durante miles de millones años”, destaca a SINC Dan Thornton, uno de los autores, quien tiene la certeza de que procede de “un importante evento astrofísico”.

El brillo y la distancia de las emisiones descartan su origen terrestre y parecen indicar una procedencia más allá de los límites de la Vía Láctea. De hecho los datos sugieren que se produjeron cuando el universo tenía la mitad de su edad actual.

En lo que no se ponen de acuerdo los científicos es en la fuente que origina estas ráfagas de ondas de radio. Estrellas de neutrones y agujeros negros parecen ser los candidatos más firmes.

“Nuestra explicación favorita es la ‘explosión’ gigante de un magnetar, un tipo de estrella de neutrones altamente magnetizada”, dice Thornton, “ya que pueden liberar en milisegundos más energía que el Sol en 300.000 años”.

Los investigadores confían en que las futuras observaciones, tomadas también en otras longitudes de onda, ayuden a entender mejor el origen de estas misteriosas emisiones.

Además, como los FRB se ven afectados por el medio intergaláctico ionizado, también pueden servir para estudiar las características de esa región del espacio y diseñar una nueva generación de radiotelescopios específicos para esta tarea.

SINC

jueves, 27 de junio de 2013

Detectado amonio en el espacio por primera vez

Detectado amonio en el espacio por primera vez 
Un equipo internacional de investigadores, liderado desde el Centro de Astrobiología y el Instituto de Estructura de la Materia, informan de la presencia de ión amonio o NH4+ en el espacio. La revista The Astrophysical Journal Letters publica la novedad astroquímica.

Los científicos ya habían detectado más de cien moléculas en el espacio, desde las más abundantes y simples, como el agua, hasta las complejas y grandes cadenas orgánicas, como el benceno. Ahora se añade a la lista una más: el ión amonio (NH4+).

Un equipo de investigadores, liderado por el Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) y el Instituto de Estructura de la Materia (IEM, CSIC) del equipo Consolider-Ingenio ASTROMOL, así lo publican en The Astrophysical Journal Letters.

Aunque el amoníaco (NH3) ya se había encontrado, sin embargo, ésta es la primera vez que el ión amonio se detecta en el espacio a través de su variante isotópica NH3D+. En ella uno de los átomos de hidrógeno se sustituye por uno de deuterio, un isótopo del hidrógeno.

“Este ión es el punto de partida para la formación del amoníaco, NH3 y de moléculas prebióticas aminadas en el espacio”, comenta José Cernicharo, profesor de investigación del CSIC en el CAB, y uno de los líderes de esta investigación.

La detección de este ión ha sido realizada utilizando el radiotelescopio de 30 m de Pico Veleta (IRAM) en la región de formación de estrellas masivas Orión IRc2 y en una condensación de gas muy frío en la región de Perseo (B1-bS). La identificación ha sido posible gracias a los nuevos datos de espectroscopía infrarroja obtenidos por el grupo de Física Molecular del IEM.

Este grupo ha realizado medidas de laboratorio en el infrarrojo en una banda (la denominada ν4) del ión amonio deuterado NH3D+. Las medidas en el infrarrojo mejoran sensiblemente las realizadas previamente gracias a una escala de frecuencias mucho más precisa y a la gran cantidad de líneas espectrales observadas.

Los nuevo datos han permitido obtener valores mucho más precisos para la frecuencia de las transiciones rotacionales del NH3D+. La frecuencia medida coincide con la característica observada en Orión-IRc2 y B1-bS por el grupo del CAB confirmando la identificación del NH3D+ por primera vez en el medio interestelar.

“Este descubrimiento permitirá validar las predicciones de los modelos de astroquímica sobre la abundancia de amoníaco y especies aminadas en las zonas internas de objetos protoestelares, discos protoplanetarios y en regiones de formación de estrellas masivas”, señala Cernicharo.

La astroquímica estudia un rico y variado mundo en especies orgánicas, como son las regiones de formación estelar y planetaria que podrían albergar las raíces prebióticas de la vida. Esta ciencia trata de conocer el papel de las moléculas en la evolución del universo y cómo desde las no bióticas se llega a la vida.

CAB | SINC

sábado, 22 de junio de 2013

Encuentran evidencias de una nueva partícula

Encuentran evidencias de una nueva partícula 
Dos equipos de científicos, trabajando de forma independiente en dos aceleradores de partículas de China y Japón, han detectado lo que parece ser una partícula subatómica con cuatro quarks, lo nunca visto. Su nombre es Zc (3900), según anuncian esta semana en la revista Physical Review Letters.

El detector Belle del acelerador de partículas KEKB, en Japón, y el detector Beijing Spectrometer III (BES III) de otro colisionador en China, han coincidido al encontrar la firma de lo que podría ser una nueva partícula: Zc (3900).

Las dos colaboraciones científicas, integradas por investigadores asiáticos y de otras partes del mundo, publican el hallazgo en la revista Physical Review Letters. En conjunto han detectado 460 ejemplos de la nueva estructura.

Los datos registrados sugieren que Zc (3900) podría ser un tipo desconocido de materia, formada por cuatro quarks. Hasta ahora solo se conocían agrupaciones de dos quarks o antiquarks –como los piones, por ejemplo–, o de tres quarks –como los protones–.

Con la información actual, la partícula parece tener carga eléctrica y al menos un quark encantado y otro antiencantado. El cuarteto se completaría con un quark arriba y un quark antiabajo, según sospechan los científicos.

Lo que hay que confirmar ahora es que, efectivamente, se trata de una partícula con cuatro quarks y no, por ejemplo, de la interacción de dos con un par de quarks cada una, o de uniones esporádicas de este tipo de constituyentes esenciales de la materia.

El descubrimiento de Zc (3900) ha sido el resultado de las investigaciones con otra partícula, Y (4260), descubierta en 2005. Al estudiar su desintegración en los dos colisionadores, los físicos notaron un pico de la energía de unos 3,9 gigaelectronvoltios, unas cuatro veces el peso de un protón. Esto sugiere la existencia de una partícula de cuatro quarks, toda una novedad en física de partículas que habrá que demostrar.

SINC

miércoles, 12 de junio de 2013

Un nuevo acelerador de partículas estudiará la naturaleza del bosón de Higgs

Un nuevo acelerador de partículas estudiará la naturaleza del bosón de Higgs 
Más de 1.000 científicos e ingenieros de 24 países del mundo, entre ellos España, han culminado el largo proceso de diseño del Colisionador Lineal Internacional (ILC), un nuevo acelerador de partículas de 31 kilómetros de longitud que podría arrojar luz sobre el bosón de Higgs o la materia oscura.

En tres ceremonias consecutivas, que tendrán lugar en Japón, Ginebra y Chicago, se entregará oficialmente el informe técnico del diseño del ILC al Comité Internacional para Futuros Aceleradores (ICFA). "La publicación del informe con el diseño supone un importante logro. Gracias al trabajo duro tenemos una máquina que podemos construir. El ILC está listo para comenzar", dijo en una nota de prensa el presidente del comité directivo del ILC, Jonathan Bagger.

El ILC, consistente en dos aceleradores de partículas lineales que acelerarán y colisionarán electrones y positrones, permitirá complementar y profundizar los resultados de las investigaciones efectuadas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) en Ginebra.

"Agradecemos al equipo del ILC este informe, y esperamos ser testigos del siguiente paso del proyecto. El informe atestigua el esfuerzo y la cooperación global que han concluido con éxito en el diseño de una máquina de esta sofisticación y escala", aseguró Pier Oddone, presidente del ICFA.

La nueva máquina dispondrá de cavidades superconductoras aceleradoras que operarán a temperaturas cercanas al cero absoluto, dando a las partículas energía de forma continua hasta que colisionen en los detectores en el centro del acelerador de 31 kilómetros.

Durante su funcionamiento, paquetes de electrones y sus antipartículas (positrones) colisionarán aproximadamente 7.000 veces por segundo a una energía total de 500 GeV (gigaelectronvoltios), creando una serie de nuevas partículas que serán reconstruidas y registradas en los detectores del ILC.

Cada paquete contendrá 20.000 millones de electrones o positrones concentrados en un área mucho más pequeña que un cabello humano, lo cual implicará una tasa muy alta de colisiones.

El ILC permitirá ofrecer una gran cantidad de datos a los científicos para medir con precisión propiedades de las partículas como el bosón de Higgs, descubierto en el LHC del CERN, o aportar más información sobre nuevas áreas de la física, como la materia oscura.

"El descubrimiento de un bosón de Higgs en el LHC convierte los motivos para el ILC incluso en más apremiantes. El ILC puede estudiar sus propiedades en detalle, será una gran máquina complementaria al LHC", dijo Sakue Yamada, director de Investigación del ILC.

Por otro lado, el director de la colaboración internacional para la creación de un acelerador lineal y uno de los padres del LHC, Lyn Evans, añadió que el informe técnico de diseño es una obra impresionante que muestra madurez, escrutinio y audacia.

"El Colisionador Lineal Internacional debe ser lo siguiente en la agenda de una física de partículas global", aseguró Evans. Por su parte, el director del proceso de diseño del ILC, Barry Barish, manifestó que el informe "dice que estamos preparados para seguir adelante".

"La tecnología existe, los hitos en I+D se han alcanzado, la física que se persigue está clara y podríamos empezar la construcción mañana", aclaró Barish. El diseño ya está listo, pero los próximos pasos aún están por dar: proponer el ILC a los gobiernos colaboradores, realizar un presupuesto creíble, decidir que efectivamente se construirá y dónde se encontrará. "Hay fuertes indicios de que Japón apostará por albergar el proyecto", agregó Barish.

EFE

lunes, 10 de junio de 2013

La ‘pasta nuclear’ limita el periodo de rotación de los púlsares

La ‘pasta nuclear’ limita el periodo de rotación de los púlsares 
Un estudio en el que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha detectado la que podría ser la primera evidencia observacional de la existencia de una nueva fase exótica de la materia en la corteza interna de las estrellas de neutrones (púlsares). Los resultados del trabajo, publicado de Nature Physics, podrían emplearse en futuras misiones de observatorios de rayos X para aclarar aspectos del funcionamiento de la interacción nuclear.

Los púlsares son estrellas de neutrones en rotación. Son estrellas ultracompactas y fuertemente magnetizadas que emiten radiación electromagnética con gran periodicidad. “Las misiones espaciales de la última década han detectado un creciente número de púlsares de rayos X y ninguno de ellos presenta un periodo de rotación superior a 12 segundos, pero no existía ninguna explicación teórica para este fenómeno. En este trabajo sugerimos que ese límite superior se debe a la existencia de una nueva fase exótica de la materia, denominada pasta nuclear, en la corteza interna de la estrella, cerca del núcleo”, explica la investigadora del CSIC Nanda Rea, del Instituto de Ciencias del Espacio.

Los púlsares nacen girando muy rápidamente, a más de 100 veces por segundo. Sin embargo sus intensos campos magnéticos los van frenando a lo largo de su vida, con lo que su periodo de rotación aumenta. Entre tanto, la corteza interna corroe el campo magnético de la estrella y cuando éste se vuelve débil ya no es capaz de frenar más la rotación de la estrella: el púlsar está “al dente”, con un periodo de 10 a12 segundos aproximadamente.

Lasaña o espagueti

La pasta nuclear, llamada así por similitud con la pasta italiana, sucede cuando la combinación de la fuerza nuclear y electromágnetica, a densidades cercanas a la de los núcleos atómicos, favorece el ordenamiento de los nucleones (protones y neutrones) en formas geométricas no esféricas, como láminas y filamentos (lasaña y espagueti).

“Esta puede ser la primera evidencia observacional de la existencia de la fase de pasta nuclear en el interior de estrellas de neutrones, lo cual puede permitir que futuras misiones de observatorios de rayos X puedan usarse para aclarar aspectos de cómo funciona la interacción nuclear que aún no están del todo claros”, concluye el investigador José Pons, de la Universidad de Alicante.

CSIC

sábado, 1 de junio de 2013

Primera fotografía del movimiento de átomos durante la reacción de una molécula

Primera fotografía del movimiento de átomos durante la reacción de una molécula 
Científicos de la Universidad de California en Berkeley (EE UU) y de la Universidad del País Vasco han fotografiado por primera vez los cambios atómicos en una molécula mientras experimenta una reacción química. Las imágenes permiten observar los procesos de ruptura y creación de enlaces entre sus átomos, según publica la revista Science Express.

Conseguir una imagen de una molécula mientras está sufriendo una reacción ha sido considerado uno de los santos griales de la química. Pero ahora científicos de la Universidad de California en Berkeley (EE UU) y de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) han logrado, por primera vez, fotografiar con gran precisión una molécula antes e inmediatamente después de una reacción orgánica compleja.

Las imágenes permiten apreciar los procesos de ruptura y creación de enlaces entre los átomos que componen la molécula, según revela el estudio que aparece esta semana en Science Express y que saldrá a mediados de junio en la edición en papel de Science. El primer autor del artículo es Dimas Oteyza, que acaba de reincorporarse al Centro de Física de Materiales (CSIC-UPV/EHU) tras su estancia postdoctoral en Berkeley.

Los modelos estructurales de moléculas en los que tradicionalmente se ha confiado para comprender las reacciones provienen de medias calculadas sobre medidas indirectas de un enorme número de moléculas –del orden de 1020–, así como de cálculos teóricos, pero nadie había tomado antes imágenes de moléculas individuales antes y justo después de una reacción como la estudiada.

“La importancia de nuestro descubrimiento es que hemos sido capaces de obtener imágenes detalladas de las estructuras en las que una molécula se puede transformar sobre una superficie, y de esa manera hemos podido determinar los movimientos atómicos que subyacen en esas transformaciones químicas”, explica Ángel Rubio, catedrático de la UPV/EHU y coautor del trabajo.

Imágenes en alta definición

En concreto, los investigadores han captado imágenes de alta definición de un oligo-enediyne (una molécula simple compuesta por tres anillos de benceno enlazados por átomos de carbono) depositados en una superficie plana de plata. La técnica utilizada es la llamada non-contact Atomic Force Microscopy (nc-AFM), que se basa en un instrumento con una sonda táctil extraordinariamente sensible.

Este microscopio de fuerza atómica utiliza una aguja muy fina que puede detectar las más pequeñas protuberancias a escala atómica, de forma parecida a la que utilizamos para leer una palabra escrita en Braille con las yemas de los dedos. Como las moléculas de oligo-enediyne son tan pequeñas (10–9 m), la punta de la sonda se configuró para que consistiera en un único átomo de oxígeno. Ese átomo proviene de una única molécula de monóxido de carbono, CO, adsorbida en la punta del microscopio AFM y actúa como 'dedo' en la lectura táctil.

Moviendo este 'dedo' atómico adelante y atrás a lo largo de la superficie, obtuvieron perfiles que correspondían con las posiciones precisas de los átomos y los enlaces químicos del oligo-enediyne. Avances recientes en esta técnica de microscopia la han hecho tan precisa que los investigadores han podido incluso distinguir si los enlaces entre los átomos de carbono eran simples, dobles o triples. Después, calentaron la superficie en la que se encontraban las moléculas, induciendo una reacción química relacionada estrechamente con las ciclizaciones.

Las ciclizaciones, descubiertas por el profesor Bergman, de la Universidad de Berkeley, a comienzos de los años 70, consisten en la formación de anillos aromáticos, es decir, átomos de carbono enlazados en cadenas se pliegan en forma de anillo.

“Los perfiles que registramos tras hacer reaccionar las moléculas muestran claramente cómo se forman nuevos enlaces químicos y cómo los átomos dentro de las moléculas se reorganizan para formar nuevas estructuras”, explica Dimas Oteyza. Los resultados se han podido interpretar y analizar microscópicamente gracias a simulaciones realizadas en el grupo de Ángel Rubio.

Además de conseguir una sorprendente confirmación visual de los mecanismos microscópicos que subyacen a las reacciones químicas orgánicas predichas teóricamente, este trabajo tiene relevancia –según los autores– para la fabricación de nuevos materiales y aparatos electrónicos de medida de alta precisión a escala nanométrica.

Basque Research | SINC

lunes, 27 de mayo de 2013

Confirmado el magnetar más antiguo y más débil

Confirmado el magnetar más antiguo y más débil 
Un estudio internacional liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha confirmado la existencia del segundo magnetar (estrella de neutrones de campo magnético muy intenso) anómalo conocido hasta el momento. Este cuerpo celeste, denominado SGR 0418+5729, es el más antiguo y más débil de los detectados de su tipología. El hallazgo, publicado en la revista The Astrophysical Journal, aporta información que podría ayudar a comprender la evolución de las estrellas de neutrones y las explosiones de supernovas.

La confirmación de SGR 0418+5729 como magnetar anómalo ha sido posible gracias a la observación obtenida durante tres años por los telescopios espaciales Chandra, XMM Newton, RXTE y Swift, de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Estadounidense (NASA). “Se han necesitado las observaciones de tantos instrumentos espaciales porque para medir el campo magnético con alta precisión, se necesita obtener observaciones durante muchos años y de forma muy regular”, comenta el investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Espacio Alessandro Papitto.

“Este magnetar, detectado en 2010, presenta las erupciones violentas y repentinas en altas energías típicas de un magnetar clásico pero tiene un campo magnético mucho más débil. La debilidad de su campo magnético nos ha permitido estimar la edad de este objeto en unos 550.000 años, lo que lo convierte en el más antiguo de los conocidos hasta el momento”, explica la investigadora del CSIC Nanda Rea, del Instituto de Ciencias del Espacio.

Una de las hipótesis alternativas para justificar una rotación más lenta de lo esperado es la existencia de un disco de polvo alrededor del magnetar que podría estar frenando su rotación. Sin embargo, los investigadores han descartado esa posibilidad después de no haber hallado ningún rastro del disco en las observaciones con diferentes longitudes de onda. “La no detección del disco implica que este, si existe, no es lo suficientemente masivo como para modificar la rotación de la estrella, y el pequeño frenado que se observa sólo puede ser debido a un campo magnético débil”, añade la investigadora Aina Palau, también del Instituto de Ciencias del Espacio.

Magnetismo y supernovas

Los magnetares son estrellas de neutrones que poseen campos magnéticos muy intensos, unas 1.000 veces más que los radio púlsares, cuya intensidad es, a su vez, mil billones de veces mayor que la del Sol. Nacidas de las explosiones de supernovas, las estrellas de neutrones se caracterizan por rotar a gran velocidad y tener una masa un poco mayor que la del Sol pero concentrada en un radio de unos 10 kilómetros aproximadamente. Su edad se determina a partir de la velocidad de rotación ya que a medida que evolucionan van girando más lentamente.

El estudio sobre SGR 0418+5729 sugiere que las erupciones de rayos gamma podrían ser un indicio de la formación de magnetares. “Haber encontrado magnetares con campos magnéticos tan débiles indicaría que el ritmo de nacimiento de estos objetos es entre cinco y diez veces superior a lo que se creía, pero deben encontrarse escondidos en el Universo ya que se detectan solo durante dichas erupciones de alta energía, que son poco frecuentes. Ese campo magnético de gran intensidad que caracteriza a los magnetares podría entonces tener dos orígenes: ser generado en el núcleo de la estrella masiva durante la explosion de supernova, o que la estrella masiva se encuentre altamente magnetizada de su estadio previo a la ignición”, concluye Rea.

CSIC

jueves, 16 de mayo de 2013

Al grafeno le salen mariposas por un extraño efecto cuántico

Al grafeno le salen mariposas por un extraño efecto cuántico 
Dos equipos internacionales de científicos, con participación del CSIC en uno de ellos, han demostrado que el grafeno sometido a campos electromagnéticos exhibe una sucesión de mariposas de Hofstadter, una llamativa estructura fractal. Los estudios se publican esta semana en la revista Nature.

En 1976, el científico y filósofo Douglas Hofstadter predijo un raro efecto cuántico, conocido como mariposa de Hofstadter. El fenómeno consiste en que los electrones de una malla de material sometido a campos electromagnéticos muestran un complejo espectro de energía con características fractales.

Hasta la fecha los científicos no habían podido demostrarlo experimentalmente, pero ahora dos equipos internacionales, uno liderado desde la Universidad de Columbia (EEUU) y otro desde la de Mánchester (Reino Unido), lo han conseguido utilizando grafeno, un cristal formado por una red de hexágonos de carbono.

“Los electrones en los cristales se comportan como ondas, y la trayectoria de estas ondas se modifica por el campo magnético”, explica a SINC Francisco Guinea, físico del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC) y miembro del segundo equipo.

“La combinación de la red cristalina y el campo magnético genera patrones que se reproducen a escalas cada vez más pequeñas, formando estos sistemas fractales”, añade el investigador.

Para observar las repeticiones de las mariposas de Hofstadter, los equipos colocaron la malla de grafeno sobre un sustrato de nitruro de boro, también hexagonal. De esta forma surge un artefacto visual conocido como patrones de moaré, similar al que a veces aparece en una imagen al superponer rejillas de líneas con un cierto ángulo.

Los dos grupos han trabajado de forma independiente, el primero con bicapas de grafeno y el segundo con una sola capa, pero en ambos casos han obtenido evidencias claras de los espectros de energía de Hofstadter. Los estudios se publican en la revista Nature.

Los autores destacan que los resultados ofrecen “una oportunidad para estudiar efectos caóticos complejos en sistemas cuánticos”. De hecho la investigación se basa en el efecto Hall cuántico, una versión cuántica del denominado campo Hall. Este aparece en el interior de un conductor cuando actúa un campo magnético perpendicular al movimiento de las cargas.

Además, la investigación también abre la posibilidad de diseñar en el futuro nuevos dispositivos electrónicos y optoelectrónicos que pudieran aprovechar este efecto.

“Aún es pronto para decir cómo se podría aplicar, aunque, en general, la modulación de las trayectorias de los electrones puede servir para bloquear corrientes y desarrollar transistores”, apunta Guinea.

SINC

jueves, 9 de mayo de 2013

Algunos núcleos atómicos tienen forma de pera

Algunos núcleos atómicos tienen forma de pera 
Experimentos realizados en el CERN por un equipo internacional de científicos han constatado que los núcleos atómicos de algunos elementos tienen forma periforme. Estos resultados, además de su valor para refinar las teorías sobre la estructura nuclear, pueden ayudar a establecer el dominio de la materia sobre la antimateria, e incluso la validez del modelo estándar de la física de partículas.

Un equipo internacional del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), en la frontera franco-suiza, ha demostrado que algunos núcleos atómicos pueden adquirir formas periformes exóticas más allá de las tradicionales.

Ya se sabía que la mayoría de los núcleos que existen en la naturaleza tienen forma 'de pelota de rugby' en su estado fundamental. Según un nuevo estudio, publicado esta semana en la revista Nature, algunos otros –con números de protones y neutrones concretos– logran adquirir forma 'de pera'. Aunque esto había sido predicho teóricamente, hasta el momento no se contaba con evidencia experimental suficiente.

De acuerdo con las teorías modernas que describen la dinámica nuclear, la forma del núcleo atómico está determinada por el número de protones y neutrones que lo componen, así como por las interacciones entre estas partículas. En su estado fundamental, los núcleos tienden a ser esféricos cuando el numero de protones y/o neutrones esta cerca de los denominados 'números mágicos'.

Para los demás, lo habitual es un estado fundamental con forma elipsoidal mayoritariamente de tipo 'prolado' –con forma de balón de rugby–. Cuando el número de protones y neutrones toma ciertos valores, el efecto de cierto tipo de interacciones nucleares se magnifica dando lugar a formas más exóticas.

“La principal característica de estas formas es que no respetan la simetría de reflexión”, explica Luis Robledo, profesor del departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid y uno de los firmantes del trabajo.

“La observación experimental de núcleos con forma de pera no solo es importante para la comprensión teórica de la estructura nuclear, donde se conjugan los intrincados efectos de la interacción nuclear y la dinámica de muchos cuerpos –añade–, también puede ser de gran ayuda para la búsqueda experimental de momentos dipolares eléctricos en átomos”.

Más allá del modelo estándar

Muchas de las teorías propuestas para suceder al modelo estándar de la física de partículas elementales predicen la existencia de un momento dipolar eléctrico (EDM) intrínseco de las partículas elementales, asociado a la violación de la simetría de inversión temporal y paridad de la interacción fuerte.

“Este efecto podría ser de vital importancia para explicar la prevalencia de materia sobre antimateria en el Universo", señala Robledo. "Los valores típicos predichos para dichos EDM están más allá de los límites experimentales para su detección en la mayoría de los experimentos, pero se ha sugerido que la forma de pera de ciertos núcleos podría aumentar la sensibilidad del experimento entre dos y tres órdenes de magnitud”.

Los resultados presentados en Nature para ciertos isótopos del radio (Ra) y el radón (Rn) juegan a favor de esta posibilidad. En la instalación ISOLDE o 'separador de isótopos en línea' del CERN se estudió la forma de dos isótopos inestables, 224Ra y 220Rn.

Los datos obtenidos muestran que el núcleo del primero tiene forma de pera en su estado fundamental, mientras que el segundo no adquiere esta forma permanentemente, sino que vibra con ella.

El estudio de estos isótopos requirió desarrollar una técnica experimental compleja. Se crearon núcleos radiactivos muy pesados en colisiones de alta energía entre protones y blancos de carburo de uranio. Los núcleos así creados se extrajeron usando sus propiedades químicas, para posteriormente ser acelerados hasta un 8% de la velocidad de la luz.

Después fueron implantados en blancos de níquel, cadmio y estaño. En este proceso de implantación se produjo un pulso electromagnético que excitó los núcleos, lo que permitió finalmente el estudio de sus formas.

En su trabajo los autores destacan que los resultados obtenidos no sólo serán de gran utilidad para refinar las teorías actuales sobre la estructura nuclear, sino que además ayudarán a direccionar la búsqueda experimental de los EDM intrínsecos en átomos y dilucidar nuevos aspectos de la física de partículas.

UAM | SINC

miércoles, 1 de mayo de 2013

La antimateria también se ve afectada por la gravedad

La antimateria también se ve afectada por la gravedad 
Científicos de la colaboración ALPHA del CERN han presentado la primera evidencia directa de cómo los átomos de antimateria interactúan con la gravedad. El estudio, que publica Nature Communications, se ha centrado en medir la masa gravitacional del antihidrógeno.

En 2010 los miembros del experimento ALPHA del CERN ya consiguieron atrapar antihidrógeno, el átomo de antimateria neutra más simple. Ahora han medido por primera vez su masa gravitacional –fuerza de atracción en un campo gravitatorio– y ver su proporción respecto a su masa inercial –resistencia al cambio de velocidad–.

Los resultados revelan que si un átomo de antihidrógeno cae hacia abajo, su masa gravitacional es no más de 110 veces mayor que su masa inercial. Pero si cayera hacia arriba, su masa gravitacional es a lo sumo 65 veces mayor. Los datos permiten establecer estos límites.

En cualquier caso lo que demuestra el estudio es que se puede medir la gravedad de la antimateria. La técnica para hacerlo se publica ahora en la revista Nature Communications , y el equipo confía en que vaya adquiriendo cada vez más precisión.

“Uno de los grandes interrogantes sobre la antimateria neutra es cómo se comporta cuando interactúa gravitacionalmente con la materia”, explica a SINC Marcelo Baquero-Ruiz, de la Universidad de California en Berkeley (EE.UU.) y coautor del trabajo.

“Hay muchos argumentos que sugieren que ambas se debería atraer y comportarse de la misma manera –prosigue–. Sin embargo, nunca nadie ha tenido la posibilidad de poner a prueba experimentalmente esta afirmación hasta ahora. Pero quedan preguntas sin resolver: ¿Se caerá la antimateria hacia arriba o hacia abajo? ¿O tal vez es atraída hacia la materia pero con una aceleración diferente?”

Estas cuestiones siguen intrigando a los físicos, añade Joel Fajans, otro miembro de la colaboración en la Universidad de California-Berkeley, ya que "en el caso improbable de que la antimateria se cayera hacia arriba, tendríamos que revisar radicalmente nuestra visión de la física y repensar cómo funciona el universo".

Pero los argumentos teóricos actuales predicen que los átomos de hidrógeno y antihidrógeno tienen la misma masa y deben interactuar ante la gravedad de la misma manera. Si se libera un átomo, debería experimentar una fuerza hacia abajo tanto si está hecho de materia o antimateria.

"El aparato ALPHA puede atrapar átomos de antihidrógeno y luego liberararlos a propósito", aclara Jeffrey Hangst, el portavoz de ALPHA, para explicar la técnica que ha seguido. "Utilizamos nuestro detector de aniquilación sensible a la posición para ver si podíamos observar la influencia de la gravedad en esos átomos liberados".

El equipo ha analizado con caracter retroactivo cómo los átomos de antihidrógeno se movieron cuando se liberaban, lo que les ha permitido establecer los límites a los efectos gravitacionales, pero de momento se trata de un primer paso.

Los científicos confían en que cuando se reanude el experimento en 2014 con una trampa de antimateria actualizada, bautizada com ALPHA-2, se logren más avances. Además, el CERN prepara otros experimentos, como AEgIS y GBAR, para seguir midiendo cómo la gravedad afecta al antihidrógeno.

SINC

miércoles, 24 de abril de 2013

El CERN obtiene pistas de por qué la materia domina a la antimateria

El CERN obtiene pistas de por qué la materia domina a la antimateria 
El experimento LHCb del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha detectado la primera observación de la asimetría materia-antimateria en las desintegraciones de una partícula conocida como B0s. Concretamente, ha observado que esta partícula al desintegrarse ofrece pistas de por qué la materia domina sobre la antimateria.

Se trata de la cuarta partícula subatómica que muestra este comportamiento, según destaca el trabajo, que ha sido publicado en la revista 'Physical Review Letters'.

Se cree que la materia y la antimateria han existido en cantidades iguales en el comienzo del Universo, pero hoy en día el cosmos parece estar compuesto esencialmente de la materia. Mediante el estudio de las diferencias sutiles en el comportamiento de las partículas y antipartículas, los experimentos del LHC están tratando de arrojar luz sobre este dominio de la materia sobre la antimateria.

El CERN ha explicado que este último descubrimiento está relacionado con una preferencia de la materia sobre la antimateria conocida como violación de la simetría CP, que podría explicar por qué existe más materia que antimateria en el Universo, aunque en sus comienzos fuera la misma.

La simetría CP es la suma de la simetría C, que indica que las leyes de la física permanecerían invariables aunque se intercambiasen las partículas de carga positiva con las negativas, y la simetría P, que plantea que tampoco habría cambios si el Universo fuera su imagen especular.

Los resultados obtenidos en el experimento se basan en el análisis de los datos recogidos por el experimento en 2011. "El descubrimiento del comportamiento asimétrico en la partícula B0S llega con una confirmación de más de 5 sigmas, un resultado que sólo fue posible gracias a la gran cantidad de datos proporcionados por el LHC y para capacidades de identificación de partículas del detector LHCb" ha explicado el portavoz del experimento, Pierluigi Campana.

En este sentido, Campana ha apuntado que "los experimentos en otros lugares no han estado en una posición para acumular un número suficientemente grande de partículas B0s".

La violación de la simetría CP fue observada por primera vez en el Laboratorio de Brookhaven (Estados Unidos) en la década de 1960 en partículas neutras llamadas kaones y, unos 40 años más tarde, experimentos en Japón y Estados Unidos encontraron un comportamiento similar en otra partícula, el B0. Más recientemente, experimentos en el CERN han descubierto que la partícula B+ también demuestra violación CP.

Todos estos fenómenos de violación de CP pueden explicarse en el modelo estándar, a pesar de que algunas discrepancias interesantes exigen estudios más detallados, ha indicado el científico.

EUROPA PRESS

miércoles, 3 de abril de 2013

Detectada la mayor cantidad de antimateria en el espacio

Detectada la mayor cantidad de antimateria en el espacio 
El equipo del Espectrómetro Magnético Alfa (AMS), un potente detector acoplado a la Estación Espacial Internacional, ha anunciado hoy en el CERN que han medido un exceso de 400.000 positrones, el mayor número de partículas de antimateria registrado hasta ahora en el espacio. La duda es si proceden de colisiones entre partículas de materia oscura o de los púlsares, estrellas de neutrones que emiten radiación.

Los primeros resultados sobre la búsqueda de materia oscura que el Espectrómetro Magnético Alfa (AMS) está efectuando desde la Estación Espacial Internacional revelan un exceso de positrones –la antipartícula del electrón– en el flujo de rayos cósmicos.

El estudio se publicará en la revista Physical Review Letters, pero hoy el portavoz de la colaboración científica AMS, el profesor Samuel Ting, lo ha presentado en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN).

El exceso o pico de positrones hace referencia a su proporción respecto al número de electrones en determinadas franjas de energía. En concreto han aparecido 400.000 positrones con energías entre 0,5 y 350 gigalectronvoltios (GeV) entre los 25.000 millones de eventos registrados durante año y medio.

Esto representa la mayor colección de partículas de antimateria registrada hasta ahora en el espacio. La fracción de positrones se incrementa desde los 10 a los 250 GeV, y los datos no muestran variaciones significativas a lo largo del tiempo ni muestran una dirección de entrada preferente.

"Se trata de la más precisa medición del flujo de positrones de rayos cósmicos hasta la fecha”, destaca Ting, quien confía en que durante los próximos meses “AMS sea capaz de concluir si estos positrones son una señal de la materia oscura o si tienen otro origen".

Los rayos cósmicos se cargan de partículas de alta energía que permean el espacio. El exceso de antimateria en estos rayos se observó por primera vez hace dos décadas, y hasta ahora se han planteado dos hipótesis sobre su origen.

¿Materia oscura o púlsar?

Una posibilidad, predicha por la teoría conocida como supersimetría, es que los positrones se producen cuando dos partículas de materia oscura colisionan y se aniquilan. La segunda hipótesis señala que los positrones proceden de púlsares, estrellas de neutrones distribuidas por todo el plano galáctico que emiten radiación de forma periódica.

Los datos de AMS son consistentes con el primer planteamiento, aunque tampoco descartan la segunda explicación. "Es el primer experimento para medir con un 1 % de precisión en el espacio, un nivel de exactitud que nos permitirá saber si nuestra observación de positrones actual tiene un origen en la materia oscura o un púlsar", dice Ting.

Las teorías de supersimetría también predicen un corte a altas energías por encima del rango de masas de las partículas de materia oscura, y esto aún no se ha observado. En los próximos años, AMS mejorará la precisión de la medición, y clarificará el comportamiento de la fracción de positrones a energías por encima de 250 GeV.

La materia oscura es uno de los misterios más importantes de la física actual. Representa más de un cuarto del equilibrio masa-energía del universo. Se puede observar indirectamente a través de su interacción con la materia visible, pero todavía no se ha detectado de forma directa.

Las búsquedas de materia oscura se llevan a cabo con experimentos en el espacio, como AMS, pero también en la Tierra con el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN y dispositivos instalados en laboratorios subterráneos de diversas partes del mundo.

"El resultado de AMS es un gran ejemplo de la complementariedad de los experimentos en la Tierra y el espacio", comenta el director general del CERN, Rolf Heuer, quien confía en el trabajo conjunto para resolver el enigma de la materia oscura “en algún momento en los próximos pocos años".

En la colaboración AMS participa España a través del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) y el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI).

CERN | SINC

domingo, 31 de marzo de 2013

Nuevos detalles de los defectos de los nanomateriales

Nuevos detalles de los defectos de los nanomateriales 
Un equipo de científicos de la Universidad de California Los Angeles (UCLA) y la Universidad de Northwestern ha producido imágenes y vídeos en 3-D de una nanopartícula de platino con una resolución atómica que revela nuevos detalles de los defectos de los nanomateriales nunca vistos hasta ahora. El estudio aparece publicado en la revista Nature.

Antes de este trabajo, los científicos sólo tenían planos e imágenes en dos dimensiones con los que ver la disposición de los átomos. La nueva metodología de obtención de imágenes permitirá a los investigadores aprender más sobre un material y sus propiedades mediante la visualización de átomos desde diferentes ángulos y comprender cómo se organizan en tres dimensiones.

Los autores pueden ver cómo los átomos de una nanopartícula de platino -solo 10 nanómetros de diámetro- se disponen en tres dimensiones. También identifican cómo los átomos están dispuestos alrededor de los defectos en la nanopartícula.

Similar a las tomografías computarizadas del cerebro y el cuerpo que se hacen en un hospital, los científicos tomaron imágenes de una nanopartícula de platino desde muchas direcciones diferentes y luego reconstruyeron las imágenes junto con un nuevo método que mejora su calidad.

«La visualización de la disposición de los átomos en los materiales ha jugado un papel importante en la evolución de la ciencia moderna y la tecnología», dice Jianwei (John) Miao, profesor de física y astronomía de la UCLA y responsable del estudio.

El nuevo método permitirá aplicaciones en ciencias de los materiales, nanociencia, física y química del estado sólido.

ABC.es

domingo, 24 de marzo de 2013

Los ‘estrellamotos’ desnudan el interior de las estrellas de neutrones

Los ‘estrellamotos’ desnudan el interior de las estrellas de neutrones 
Un equipo europeo, con participación de la Universidad de Valencia, ha desarrollado los primeros modelos numéricos que analizan las vibraciones de los 'terremotos' que se produce en algunas estrellas de neutrones. Parece que para que se originen es necesario que los neutrones fluyan libremente por el interior de la estrella, según los datos presentados esta semana en la III Reunión Ibérica de Ondas Gravitatorias.

El fenómeno conocido como ‘estrellamoto’ (starquake, en inglés) es típico de estrellas de neutrones con un enorme campo magnético, más conocidas como magnetares. Astrofísicos de la Universidad de Valencia (UV) han conseguido obtener los primeros modelos numéricos que explican sus oscilaciones.

Estas estrellas presentan flashes de rayos gamma de manera esporádica, que se cree relacionados con reestructuraciones del campo magnético que rompen su corteza –los ‘estrellamotos’– al liberar, en unos pocos segundos, una cantidad de energía equivalente a la emitida por el Sol en mil años.

“Los resultados de todas las oscilaciones observadas en los flashes sugieren que es necesario que el interior de las estrellas de neutrones sea superfluido, es decir, que los neutrones fluyan libremente sin ninguna fricción”, comenta Michael Gabler, coautor del trabajo.

Durante dos años, astrónomos de la UV, del Instituto Max-Plank de Astrofísica (Alemania) y de la Universidad de Salónica (Grecia) han efecturado simulaciones considerando el interior fluido, la corteza sólida y un campo magnético intenso, para descubrir bajo qué condiciones se producen las vibraciones que se observan. Las conclusiones se presentan ahora en la III Reunión Ibérica de Ondas Gravitatorias en Valencia.

El análisis de los flashes más fuertes de los ‘estrellamotos’ ha revelado oscilaciones periódicas que los expertos creen podrían estar relacionadas con diversos modos de vibración del magnetar.

“El estudio de estas vibraciones puede darnos información sobre la estructura del interior de las estrellas de neutrones y sobre el comportamiento de la materia nuclear a altas densidades, algo que no se puede hacer en los laboratorios terrestres”, apunta Gabler.

“Del mismo modo que los terremotos en la Tierra proporcionan datos sobre la estructura del interior de nuestro planeta, fenómenos similares como los ‘estrellamotos’ podrían aportar información sobre el interior de las estrellas de neutrones”, subraya otro de los autores, José Antonio Font.

Estrellas de neutrones y radiación gravitatoria

Entre las fuentes astrofísicas de radiación gravitatoria más importantes se encuentran las estrellas de neutrones y los procesos catastróficos que se asocian con su creación, como las explosiones de supernova, o la emisión de erupciones de radiación gamma de alta energía asociada con la rotura de su corteza externa.

La radiación gravitatoria es la última de las predicciones de la teoría de la relatividad general de Einstein que todavía permanece sin comprobar desde su formulación en 1915.

“Esta radiación se asocia a ondulaciones del espacio-tiempo originadas por la aceleración de grandes cantidades de materia, como las colisiones de agujeros negros, estrellas de neutrones o las explosiones de supernovas”, añade otro de los autores, Pablo Cerdá Durán.

“Y estas olas del espacio-tiempo viajan hasta la Tierra y llevan con ellas información sobre sus orígenes”, prosigue el investigador, quien advierte que la detección de esta radiación, de naturaleza y propiedades distintas a las ondas electromagnéticas, “puede provocar una revolución de nuestra comprensión del universo”.

UV | SINC

viernes, 22 de marzo de 2013

Se descubre la fuente de energía del viento solar

Se descubre la fuente de energía del viento solar 
Usando datos de una veterana nave espacial de la NASA, investigadores han encontrado indicios de una fuente de energía en el viento solar que ha captado la atención de quienes investigan en el campo de la fusión. La NASA podrá poner a prueba esta nueva teoría más adelante, en el transcurso de esta década, cuando envíe una nueva sonda hacia el Sol con el fin de realizar observaciones de cerca.

El descubrimiento fue realizado por un grupo de astrónomos que intentaba resolver un misterio que tiene décadas: ¿qué es lo que calienta y acelera el viento solar?

El viento solar es un flujo caliente y de alta velocidad de gas magnetizado, que emana de la parte superior de la atmósfera del Sol. Está compuesto de iones de hidrógeno y helio, y una pizca de elementos más pesados. Los investigadores lo comparan con el vapor de una olla de agua hirviendo sobre una estufa; de hecho, el Sol se está evaporando, literalmente.

"Sin embargo", dice Adam Szabo, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales (Goddard Space Flight Center, en idioma inglés), "el viento solar hace algo que el vapor en su cocina nunca hace. Conforme el vapor sale de una olla y se eleva, se desacelera y se enfría. Pero cuando el viento solar se aleja del Sol, se acelera, y triplica su velocidad tras su paso a través de la corona. Además, algo dentro del viento solar continúa calentándolo a medida que fluye hacia el frío del espacio".

Encontrar ese "algo" ha sido una meta de los investigadores durante décadas. En las décadas de 1970 y 1980, las observaciones de las dos naves espaciales Helios, de propiedad de Alemania y Estados Unidos, permitieron formular las primeras teorías, las cuales usualmente incluían alguna combinación de inestabilidades del plasma, ondas magnetohidrodinámicas y calentamiento turbulento. Reducir el número de posibilidades fue todo un reto. Al parecer, la respuesta yacía escondida en un conjunto de datos de una de las naves espaciales más viejas de la NASA que aún funciona, una sonda solar llamada Wind (Viento, en idioma español).

Lanzada en 1994, Wind es tan antigua que emplea cintas magnéticas similares a las anticuadas cintas de 8 pistas para registrar y reproducir sus datos. Equipada con un grueso blindaje y sistemas doblemente redundantes para evitar cualquier falla, la nave espacial fue hecha para durar; al menos un investigador de la NASA se ha referido a ella como la "Battlestar Galactica" de la flota de heliofísica, haciendo referencia a la historia de ciencia ficción que lleva ese nombre. Wind ha sobrevivido a casi dos ciclos solares completos y a una cantidad enorme de erupciones solares.

"Después de todos estos años, Wind aún nos envía excelentes datos", dice Szabo, quien es el científico de proyecto de la misión, "y todavía conserva unos 60 años de combustible en sus tanques".

Emplear a Wind para descifrar el misterio fue, según Justin Kasper, del Centro Harvard–Smithsoniano de Astrofísica, "una decisión obvia". Él y su equipo procesaron el registro completo del viento solar que recolectó la nave durante 19 años, el cual incluye mediciones de la temperatura, el campo magnético y la energía, y ...

"Creo que la encontramos", dice. "La fuente de calentamiento del viento solar son las ondas ciclotrón iónicas".

Las ondas ciclotrón iónicas están compuestas de protones que describen trayectorias circulares alrededor del campo magnético del Sol con el vaivén típico de una onda. De acuerdo con la teoría desarrollada por Phil Isenberg (de la Universidad de New Hampshire), expandida por Vitaly Galinsky y Valentin Shevchenko (de la UC San Diego), las ondas ciclotrón iónicas emanan del Sol. Al atravesar el viento solar, calientan el gas a millones de grados y aceleran el flujo a millones de kilómetros por hora. Los hallazgos de Kasper confirman que en efecto hay ondas ciclotrón iónicas en acción, al menos en la vecindad de la Tierra donde opera la sonda Wind.

Según Kasper, las ondas ciclotrón iónicas pueden hacer mucho más que solamente calentar y acelerar el viento solar. "También son responsables de algunas de las propiedades muy extrañas del viento".

El viento solar no es como el viento en la Tierra. Aquí en nuestro planeta, los vientos atmosféricos transportan el nitrógeno, el oxígeno y el vapor de agua todos juntos; todas las especies químicas se mueven a la misma velocidad y tienen la misma temperatura. El viento solar, por otro lado, es más extraño. Los elementos químicos que se encuentran presentes en el viento solar, como el hidrógeno, el helio y los iones pesados, se mueven con diferentes velocidades, tienen distintas temperaturas y, lo más extraño de todo, poseen temperaturas que cambian según la dirección.

"Nos hemos preguntando durante mucho tiempo por qué los elementos más pesados en el viento solar se mueven más rápidamente y tienen temperaturas más altas que los elementos livianos", dice Kasper. "Esto es completamente opuesto a la intuición".

La teoría ciclotrón iónica lo explica: los iones pesados resuenan fácilmente con las ondas ciclotrón iónicas. En comparación con sus contrapartes más livianas, obtienen más energía y se calientan al oscilar con las ondas.

El comportamiento de los iones pesados en el viento solar es lo que intrigada a los investigadores en el campo de la fusión nuclear. Kasper explica: "Si uno mira los reactores de fusión en la Tierra, uno de los grandes obstáculos para su funcionamiento es la contaminación. Los iones pesados que se desprenden de las paredes metálicas de la cámara de fusión se introducen en el plasma donde la fusión se lleva a cabo. Los iones pesados irradian calor. Esto puede enfriar el plasma al punto de detener la reacción de fusión".

Las ondas ciclotrón iónicas del tipo de las que Kasper ha encontrado en el viento solar podrían proporcionar una forma de revertir este proceso. En teoría, podrían usarse con el fin de calentar y/o eliminar los iones pesados, devolviendo así el equilibrio térmico al plasma que se está fusionando.

"He sido invitado a varias conferencias sobre fusión para hablar de nuestro trabajo sobre el viento solar", dice.
El siguiente paso, Kasper y Szabo concuerdan, es determinar si las ondas ciclotrón iónicas se comportan de la misma forma adentro de la atmósfera del Sol, donde el viento solar comienza su viaje. Para averiguarlo, la NASA planea enviar una nave espacial al interior mismo de la atmósfera del Sol.

Programada para ser lanzada en 2018, la Solar Probe Plus (Sonda Solar Plus, en idioma español) se adentrará tan profundamente en la atmósfera solar que el Sol parecerá 23 veces más grande de lo que parece cuando se lo observa desde los cielos de la Tierra. En su máximo acercamiento, a unos 7 millones de kilómetros de la superficie del Sol, la sonda Solar Probe Plus tendrá que soportar temperaturas que exceden los 1400 grados Celsius y sobrevivir a ráfagas de radiación de niveles que ninguna otra nave espacial ha experimentado. El objetivo de la misión es tomar mediciones del plasma y del campo magnético del Sol justamente en la fuente del viento solar.

"Con la sonda Solar Probe Plus podremos llevar a cabo experimentos específicos para poner a prueba la teoría ciclotrón iónica empleando sensores mucho más avanzados que los que lleva la nave espacial Wind a bordo", dice Kasper. "Esto debería darnos un entendimiento mucho más profundo de la fuente de energía del viento solar".

Ciencia@NASA

jueves, 21 de marzo de 2013

El universo más joven desafía el modelo cosmológico estándar

El universo más joven desafía el modelo cosmológico estándar 
La radiación del fondo cósmico de microondas (RFCM) es conocida como el eco o el resto de la explosión inicial del universo, el Big Bang. Los primeros datos del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea, en cuya misión participa el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han dado lugar al mapa más detallado de esta forma de radiación. Esta representación gráfica tan precisa ha revelado ciertas características del universo que difieren de las propuestas por el modelo cosmológico estándar.

La información recogida por el telescopio espacial durante 15 meses y medio proporciona una imagen de cómo era el universo cuando tenía unos 380.000 años de antigüedad. Según estos datos, el cosmos, observado a las más grandes escalas, no presenta las mismas propiedades en todas las direcciones. Dicha cualidad es conocida como isotropía y sería la esperada bajo el marco cosmológico estándar.

Poco después del Big Bang, el universo sufrió un proceso de expansión acelerada denominado inflación. Convencionalmente, este periodo está asociado a una etapa de homogenización de la composición del universo en todas las direcciones. No obstante, el mapa obtenido por Planck muestra una asimetría hemisférica, es decir, que las dos mitades del mapa poseen las mismas características.

En concreto, a gran escala, una de las mitades del mapa presenta más contraste de temperaturas con respecto al valor medio que la opuesta. Esta misma mitad, a su vez, alberga una zona especialmente grande y fría, la llamada Mancha Fría, cuyas características son anómalas.

Aunque la mayoría de la información obtenida por Planck sí que confirma las predicciones del modelo cosmológico estándar, para el investigador del Instituto de Física de Cantabria (centro mixto del CSIC y de la Universidad de Cantabria) Enrique Martínez, investigador del proyecto, “la anomalía encontrada podría ser la punta del iceberg de nuevos fenómenos físicos cuya naturaleza está aún por desentrañar”.

El equipo de Martínez ha sido el encargado, entre otras labores, de obtener el propio mapa de RFCM a través de un método que discrimina las emisiones contaminantes procedentes de otras fuentes. Por su parte, el también investigador del CSIC y participante del proyecto Marcos López-Caniego explica: “Hemos hecho muchas pruebas para intentar justificar dichas anomalías como resultado de otras fuentes de radiación, pero no lo hemos conseguido. Esto podría sugerir que el universo no es, por tanto, isótropo a gran escala como creíamos”.

Misiones espaciales previas ya habían detectado indicios de la región fría anómala. Según el investigador de la Universidad de Cantabria Patricio Vielva, “la precisión con la que la mancha fría ha sido revelada por Planck hace que no pueda ser ignorada y que sea realmente necesario buscar una explicación plausible para su origen”. Para Vielva, “el siguiente reto es construir un modelo nuevo que reconcilie estas anomalías con el modelo genérico, aunque todavía no sabemos qué tipo de física hará falta para ello”.

Nueva receta cósmica

Aparte de las anomalías desveladas, Planck también ha sido capaz de redefinir con mayor precisión la composición exacta del universo. Sus datos aumentan la proporción de materia ordinaria del 4,5% al 4,9%, y la de materia oscura del 22,7% al 26,8%. La energía oscura se reduce, por tanto del 72,8% al 68,3%.

Del mismo modo, la información del satélite afina la constante de Hubble, que es aquella que representa la razón de expansión del universo. Según el telescopio espacial, el universo se expande a 67,15 km/s/Mpc [kilómetros por segundo por megapársec (unidad de medida de la distancia a nivel extragaláctico)]. Todas estas cifras fijan la edad del universo en 13.820 millones de años.

Por último, la misión también ha realizado un catálogo de 1.200 cúmulos de galaxias, muchos de ellos desconocidos hasta la fecha, y un catálogo de más de 25.000 fuentes compactas galácticas y extragalácticas. Para ello, se han servido de herramientas de detección y caracterización desarrolladas por los investigadores del CSIC.

Según López-Caniego, “estos resultados permitirán mejorar el conocimiento sobre la formación y evolución de los cúmulos de galaxias, y acotar algunos parámetros cosmológicos de manera independiente a la RCFM”.

CSIC

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