CDMS abre la caja y revela los resultados
En el análisis de nuevos datos, los científicos del Experimento Criogénico de Materia Oscura (CDMS), dirigido por el Laboratotio del Acelerador Nacional Fermi del Departamento de Energía, han detectado dos eventos que tienen características consistentes con las partículas que los físicos creen que forman la materia oscura.
No obstante, hay una posibilidad de que ambos eventos pudieran ser la señal de partículas de fondo – otras partículas con interacciones que imiten las señales de los candidatos a materia oscura. Los científicos tienen un estricto criterio al determinar si se ha realizado un descubrimiento. Debe haber menos de una posibilidad entre 1000 de que los eventos observados se deban al fondo. Este resultado no supera esta prueba, por lo que los experimentadores de CDMS no afirman haber detectado materia oscura. No obstante, el resultado ha provocado un considerable entusiasmo en la comunidad científica.
“Este es un resultado muy intrigante. Realmente no sabemos si ésta es una señal de fondo o real”, dijo Lauren Hsu, investigador del CDMS en Fermilab que anunció los resultados del experimento en una charla en el Fermilab el jueves. “Como experimentador siempre deseas tener más datos. Estoy realmente interesado en ver cuáles serán nuestros próximos resultados”.
La colaboración detalla los resultados en un artículo “Results from the Final Exposure of the CDMS II Experiment“, que han enviado a la pre-impresión de física de ArxiV para su publicación.
Read more
“Aunque este resultado es consistente con la materia oscura, también es consistente con el fondo”, dijo el Director de Fermilab Pier Oddone. “En 2010, la colaboración instalará un detector mejorado (SuperCDMS) en Soudan con tres veces la masa y menores fondos que los detectores actuales. Si estos dos eventos son, efectivamente, una señal de materia oscura, entonces el detector mejorado será capaz de decirnos de forma definitiva que hemos encontrado una partícula de materia oscura”.
Las observaciones astronómicas procedentes de los telescopios, satélites y medidas del fondo de microondas cósmico han llevado a los científicos a creer que la mayor parte de la materia del universo ni emite ni absorbe luz. Esta materia oscura puede haber proporcionado el tirón gravitatorio que se necesita para que la materia normal se agrupase en las galaxias que vemos hoy. En particular, los científicos creen que nuestra propia galaxia está incrustada en una enorme nube de materia oscura. De la misma forma que nuestro Sistema Solar gira alrededor de la galaxia, ésta se mueve a través de la nube.
Las teorías de la física de partículas sugieren que la materia oscura está compuesta de Partículas Masivas de Interacción Débil (WIMPs). Los científicos esperan que estas partículas tengan masas comparables a, o tal vez más pesadas, que los núcleos atómicos. Aunque tales WIMPs raramente interactúan con la materia normal, pueden rebotar ocasionalmente, o dispersarse de, un núcleo atómico como bolas de billar, dejando una pequeña cantidad de energía que es detectable bajo las condiciones adecuadas.
El experimento CDMS, situado a 800 metros bajo el suelo en la mina de Soudan en el norte de Minnesota, ha estado buscando WIMPs desde 2003. El experimento usa 30 detectores hechos de cristal de germanio y silicio en un intento de detectar dispersión de WIMPs. Los detectores se enfrían a temperaturas muy cercanas al cero absoluto. Las interacciones de las partículas en los detectores cristalinos depositan energía como calor y como cargas que se mueven en un campo eléctrico aplicado. Los sensores especiales detectan estas señales, las cuales son amplificadas y registradas para su posterior estudio. Comparando el tamaño y sincronismo relativo de las dos señales, los experimentadores pueden distinguir si la partícula que interactúa en el cristal era una WIMP o una partícula de fondo. Las capas de material aislante, así como los 800 metros de roca sobre el experimento, son usadas para evitar que la mayor parte de las partículas de fondo lleguen al detector.
Los anteriores datos de CDMS no arrojaron pruebas de las WIMPs, pero convencieron a los físicos de que los fondos se habían eliminado al nivel donde podrían haberse detectado al menos una interacción WIMP por año.
Los colaboradores de CDMS informan ahora de un nuevo conjunto de datos, tomado en 2007- 2008, el cual aproximadamente duplica la suma de todos los conjuntos de datos anteriores. Con cada nuevo conjunto de datos, los colaboradores debe evaluar cuidadosamente el rendimiento del detector, excluyendo los periodos en los que los detectores no funcionaban adecuadamente.
Los físicos evalúan el funcionamiento del detector exponiendo habitualmente al detector a dos fuentes de radiación: rayos gamma y neutrones. Los rayos gamma son la principal fuente de materia normal de fondo en el experimento. Los neutrones son el otro único tipo de partícula conocida que interactuará con los núcleos de germanio de la forma de bola de billar que lo harían las WIMPs. Los neutrones normalmente impactan en más de uno de los detectores, mientras que los WIMPs sólo impactarían en uno.
Los experimentadores usaron datos de estos estudios como línea base para determinar cómo de visible sería una señal de WIMP (producida por neutrones) sobre el fondo (producido por rayos gamma). Basándose en esta información, los físicos predicen que no más de un evento de fondo sería visible en la región de datos donde aparecería la señal WIMP. Dado que las regiones de fondo y señal se solapan un poco, lograr este nivel de fondo requirió que los experimentadores descartaran aproximadamente 2/3 de los datos que podrían contener WIMPs, debido a que los datos podrían contener demasiados eventos de fondo.
Los experimentadores de CDMS realizan el resto de su análisis de datos sin mirar la región de datos que podrían contener eventos WIMP. Esta es una técnica científica estándar, a veces conocida como “cegamiento”, que es usada para evitar el sesgo no intencionado que podría llevar a un científico a guardar eventos de fondo que tienen algunas características de las interacciones WIMP que realmente proceden de fuentes de fondo. Después de que los colaboradores hayan realizado estimaciones detalladas del “filtrado” de fondo a la región de señal WIMP, han ‘abierto la caja’, o mirado en esa región, y visto si hay presente algún evento WIMP.
Una señal de aproximadamente cinco eventos encajaría con el criterio para reclamar el descubrimiento. Con sólo dos eventos detectados en este conjunto de datos, hay aproximadamente una posibilidad entre cuatro de que estos se deban al fondo. Por tanto los experimentadores de CDMS no afirman haber descubierto WIMPs. Anteriores resultados han establecido un índice de interacción entre las WIMPs y los núcleos que varía dependiendo de la masa de las WIMP. El nuevo resultado mejora estos límites para WIMPs con una gran masa. Tales límites superiores son bastante valiosos al eliminar un número de teorías que podrían explicar la materia oscura. Por ejemplo, los resultados descartan algunos valores de parámetros que podría tener la teoría de supersimetría.
¿Qué es lo siguiente? Aunque los físicos podrían hacer funcionar el mismo cojunto de detectores en Soudan durante muchos años más buscando eventos WIMP, esto no aprovecharía los nuevos desarrollos en el detector y acabaría con la paciencia del experimentador más incondicional (por no mencionar a los teóricos). Una mejor forma de aumentar la sensibilidad a las WIMPs es aumentar el tamaño de los detectores que podrían ver las partículas, aunque aún manteniendo la capacidad de mantener el fondo bajo control. Esto es precisamente lo que los experimentadores de CDMS están ahora haciendo. Para el verano de 2010, los colaboradores esperan tener aproximadamente el triple de núcleos de germanio cerca del cero absoluto en Soudan, esperando pacientemente para proporionar las carambolas que ofrecerán una prueba inequívoca de la materia oscura.
Nueva y mayor evidencia de materia oscura. Su descubrimiento puede ser inminente
En las profundiades de una mina de hierro abandonada en el norte de Minnesota, los físicos pueden haber visto la señal más clara detectada hasta ahora de materia oscura, la misteriosa sustancia que se cree que constituye el 90% de la masa del universo.
La colaboración Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) ha anunciado que su experimento ha observado sorprendentes atisbos de lo que podría ser la materia oscura.
El experimento CDMS II funciona a unos 750 metros de profunidad en la mina Soudan, en busca de las llamados partículas masivas de interacción débil (WIMPs), que se cree que constituyen la materia oscura.
El experimento consiste en cinco baterías de detectores. Cada una contiene seis dispositivos con cristales de cristales de germanio o de silicio ultrapuros a una temperatura de 40 millikelvin, un poco por encima del cero absoluto. Estos dispositivos están diseñados para detectar partículas de materia oscura observando a la energía liberada cuando una partícula se estrella en un núcleo de germanio o de silicio.
Se estima que el universo está compuesto por un 73% de energía oscura, un 23% de materia oscura y tan sólo un 4% de materia ordinaria
El problema es que muchas otras partículas – como los rayos cósmicos y las emitidos por la radioactividad de la roca circundante – pueden crear señales en el detector que se parezcan a la materia oscura. Así que el experimento ha sido cuidadosamente diseñado para proteger a los cristales del ruido de fondo. La idea es que cuando el detector funciona durante mucho tiempo sin ver a las partículas de fondo, entonces si se ve algo, es más probable que una partícula de materia oscura.
¿Señal o el ruido?
Cuando el equipo de CDMS II examinó el análisis de sus últimos datos – después de la contar todas las partículas de fondo posibles y los errores en sus detectores – les esperaba una sorpresa. Sus modelos estadísticos predijeron que iban a ver 0,8 eventos durante un período de datos entre 2007 y 2008, sin embargo vieron 2.
El equipo no está reclamando el descubrimiento de materia oscura, porque el resultado no es estadísticamente significativo. Existe 1 entre 4 la probabilidades de que se deba simplemente a fluctuaciones del ruido de fondo. Si el experimento hubiera observado visto cinco eventos sobre el ruido de fondo esperado la evidencia de materia oscura habría sido mucho más fuerte.
Sin embargo, el equipo no puede descartar la posibilidad de que los dos eventos se deban a la materia oscura. Ambos tienen características compatibles con los esperados de las WIMPs.
El equipo de CDMS II pretende refinar el análisis de sus datos en los próximos meses. Además, ha iniciado la construcción de nuevos detectores en la mina, con lo que será tres veces más sensible que la configuración existente. Estos “SuperCDMS” detectores se espera que se pongan en marcha a mediados del próximo año.
Señales desde el espacio
A pesar de las reservas, hay una sensación palpable de que la detección incontrovertible de la materia oscura es inminente. Los telescopios en el espacio como PAMELA han observado que las partículas podrían proceder de la aniquilación de materia oscura en nuestra Galaxia. Se han realizado observaciones similares mediante el experimento llamado ATIC en un globo. Pronto, el Large Hadron Collider (LHC) se empieza a colisionar protones en la esperanza de crear materia oscura.
Dan Tovey de la Universidad de Sheffield, Reino Unido, que trabaja en el detector LHC ATLAS, dice que, si bien los resultados de CDMS no son estadísticamente significativos, están destinados a generar entusiasmo en el LHC. “Estoy seguro de que estarán buscando [los resultados] con mucho interés”, añade.
Tovey señala que, incluso si los experimentos de detección directa como el CDMS encontrara pruebas de la materia oscura, el LHC tiene que crearla para que podamos comprender la física subyacente. Por ejemplo, la teoría de la supersimetría predice una tipo de materia oscura que será el blanco de las búsquedas en el LHC.
“El aspecto realmente interesante de todo esto es que si vemos una señal en un experimento de detección directa de materia oscura y una señal para que la supersimetría en el LHC, podemos comparar ambas observaciones e investigar si son compatibles unas con otras”, concluye Tovey.
http://www.newscientist.com/article/dn18303-clearest-sign-yet-of-dark-matter-detected.html
El Universo de Stephen Hawking – Agujeros negros
El Universo de Stephen Hawking – Alquimia Cósmica
El Universo de Stephen Hawking – Los origenes
El Universo de Stephen Hawking – Sobre el lado oscuro
El Universo de Stephen Hawking – Una respuesta para todo
El Universo de Stephen Hawking – Ver para creer
Hawking teoria de cuerdas , materia oscura
Sunday, December 20th, 2009,
by admin and is filed under "Astrofisica, Ciencia, Cosmologia, Energia, Fisica, Fisica Nuclear, Fisica Teorica, Fisica de particulas, Investigacion, Matematicas, Mecanica cuantica, Science, Technology, Tecnologia, Universo |
, Agujeros negros, Astrofisica, CDMS, Ciencia, Cosmologia, Einstein, Experimento Criogénico de Materia Oscura, Fisica, Fisica de particulas, Fisica Nuclear, Fisica Teorica, Internacional, Investigacion, Matematicas, Materia Oscura, Mecanica cuantica, Science, Stephen Hawking, Universo ".
You can leave a response here,
or send a Trackback
from your own site.
Trackbacks/Pingbacks
[...] CDMS abre la caja y revela los resultados [...]