Un misterioso evento en el centro galáctico podría resolverse en el LHC

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Nuevo hallazgo abre puertas para general cálculos que expliquen la materia oscura.

Se trata de una de las observaciones más importantes de los últimos tiempos,pero quizá existe una explicación para este extraño evento.Un análisis reciente sugiere que este evento podría deberse a partículas de materia oscura de alguna clase, si esta interpretación es correcta significa que estas partículas tendrían la masa justa para ser creadas y detectadas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN. 

El LHC tiene previsto reanudar las colisiones de protones este verano. Según han confirmado varios físicos del laboratorio, la búsqueda de dicha partícula será uno de los objetivos prioritarios en esta segunda fase de operaciones.

Su detección supone descubrir la causa de estos fuertes rayos gamma. además de mostrarnos el camino para conocer mas sobre la materia oscura; esto también constituye un indicio de la existencia de partículas supersimétricas, un marco genérico propuesto hace décadas para extender el modelo estándar de la física de partículas.

Podríamos estar ante la explicación más prometedora para las emisiones procedentes de el centro galáctico propuesta hasta la fecha, indica  Dan Hooper, del laboratorio de física de partículas Fermilab, en Chicago, aunque añade que «hay otras que no se quedan muy atrás».

En 2009, Hooper y Lisa Goodenough, por entonces estudiante de posgrado de la Universidad de Nueva York, fueron los primeros en detectar la enigmática señal en los datos del telescopio espacial de rayos gamma Fermi, de la NASA. Propusieron que ese exceso de fotones podría deberse a la materia oscura. Al colisionar entre sí, cabe la posibilidad de que dos partículas de materia oscura se desintegren, tal y como ocurre cuando un partícula de materia ordinaria choca con su homóloga de antimateria. Dicha interacción generaría una cascada de partículas inestables que, al final, producirían rayos gamma.

Sin embargo, la posible partícula de materia oscura, que algunos han apodado hooperón o gooperón en honor de sus proponentes, pronto se vio en problemas para encajar en el modelo supersimétrico preferido por muchos físicos. Aunque la extensión supersimétrica más sencilla del modelo estándar (llamada MSSM, por las siglas en inglés de «modelo estándar supersimétrico mínimo») da cabida a partículas de materia oscura con la masa estimada de los hooperones —entre 25 y 30 gigaelectronvoltios (GeV)—, otros experimentos han aportado indicios convincentes para descartar una partícula tan ligera.

Pero, además, acomodar los hooperones en el MSSM exigiría retorcer dicho modelo hasta un punto que hace sentir incómodos a muchos físicos. «Sería necesaria una nueva teoría», asegura Sascha Caron, físico de partículas en la Universidad Radboud de Nimega y líder del equipo que ha realizado los últimos cálculos. Los escépticos, por su parte, sugieren que el exceso de rayos gamma tendría explicaciones mucho más mundanas, como emisiones causadas por estrellas de neutrones o remanentes de supernova.

Sin embargo, a finales de 2014 se vio que las estimaciones de la masa de la hipotética partícula habían pecado de conservadoras. Nuevos cálculos sobre la cantidad de rayos X procedentes de fuentes conocidas parecen indicar que las partículas de materia oscura compatibles con la señal vista por Fermi podrían ser mucho más masivas. «El exceso puede explicarse con partículas de hasta 200 GeV», apunta Simona Murgia, físico de la Universidad de California en Irvine y miembro de la colaboración Fermi.
A la vista de dicha posibilidad, Caron y sus colaboradores volvieron a calcular las predicciones del MSSM y encontraron otra posible explicación para el exceso: una partícula llamada neutralino, propuesta desde hace años para explicar la materia oscura en un contexto supersimétrico. Dicho neutralino sería lo bastante masivo para no haber sido excluido hasta ahora por otros experimentos, pero lo suficientemente ligero para poder ser producido durante la segunda fase de operaciones el LHC.

Pero, además, el modelo de Caron predice una cantidad de materia oscura creada durante la gran explosión compatible con las últimas observaciones del fondo cósmico de microondas, realizadas por el satélite Planck, de la ESA. Para el investigador, resulta difícil pensar en una mera coincidencia.

El grupo de Caron no es el único que ha vuelto a analizar los datos de Fermi a la luz de las nuevas estimaciones para la masa de la hipotética partícula. El pasado mes de noviembre, Patrick Fox, del Fermilab, y otros colaboradores llevaron a cabo cálculos similares pero menos detallados que también apuntaban a un neutralino. Katherine Freese, directora de NORDITA, el Instituto Nórdico de Física Teórica, con sede en Estocolmo, señala que ella y su grupo hallaron indicaciones de que el exceso podía explicarse con cierto tipo de materia oscura predicho por algunos modelos supersimétricos menos populares que el MSSM.

La solución podría estar a la vuelta de la esquina. Además de ser producido en el LHC, un neutralino como el propuesto también debería estar al alcance de la próxima generación de experimentos subterráneos que intentan detectar la materia oscura a su paso por la Tierra, explica Albert De Roeck, físico del LHC. Si el exceso de rayos gamma realmente se debe al neutralino, «las primeras señales de materia oscura deberían aparecer muy pronto», concluye el investigador.

El artículo técnico de Caron  –> arXiv.

  Nature News

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