El 19 de mayo 2011, Los astronautas utilizaron un brazo robótico controlado a distancia para conectar un casi 17, 000 libras de carga útil al costado de la Estación Espacial Internacional. Esa carga útil era el espectrómetro magnético alfa, o AMS-02, un experimento internacional patrocinado por el Departamento de Energía de Estados Unidos y la NASA.

AMS fue diseñado para detectar rayos cósmicos, partículas y núcleos de gran energía que bombardean la Tierra desde el espacio. Desde su instalación, AMS ha recopilado datos de más de 90 mil millones de eventos de rayos cósmicos, El líder del experimento, Sam Ting, informó hoy en un coloquio en la sede del experimento, Centro de investigación europeo CERN.

Ting, Premio Nobel y Profesor de Física Thomas Dudley Cabot en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, compartió una mezcla de resultados nuevos y recientes durante su charla. Juntos explicaron el mensaje persistente del experimento AMS:nos queda mucho por aprender de los rayos cósmicos.

Para uno, los rayos cósmicos podrían informarnos sobre el desequilibrio entre materia y antimateria en el universo.

Debido a que las partículas de materia y antimateria se crean en pares, los científicos creen que el Big Bang debería haber producido la mitad de cada uno. Pero esos socios igualados se habrían aniquilado entre sí, y no existiríamos.

La teoría generalmente aceptada es que este desequilibrio se produjo gracias a procesos en el universo muy joven que favorecen la materia sobre la antimateria. Pero una idea alternativa es que todavía hay una gran cantidad de antimateria; simplemente no ha tenido la oportunidad de chocar con nuestro universo lleno de materia.

Una pista de que este es el caso sería encontrar un núcleo de antimateria en la naturaleza.

Con la insignificante cantidad de antimateria que existe en nuestro universo, "es casi imposible hacer algo más grande que un protón, ", dice el investigador principal adjunto de AMS, Mike Capell, del MIT." No es muy probable que la antimateria se junte para chocar con un núcleo de antihelio o anticarbono ".

Los científicos de AMS no afirman haber detectado antihelio, pero sí anunciaron que no han descartado "algunos" eventos candidatos.

"Dado el éxito del modelo cosmológico estándar y la ausencia de rayos gamma en las hipotéticas interfaces materia-antimateria, Creo que es muy inverosímil que haya galaxias enteras hechas de antimateria, "dice el astrofísico teórico Roger Blandford del Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas, un instituto conjunto de la Universidad de Stanford y el Laboratorio Nacional Acelerador de SLAC. "Pero es el tipo de investigación que aún podría darnos un descubrimiento sorprendente".

Los rayos cósmicos también podrían decirnos algo sobre la materia oscura, que nunca se ha detectado directamente.

Los rayos cósmicos pueden constar de una variedad de partículas, como los electrones o sus contrapartes de antimateria, positrones. En mediciones anteriores, AMS detectó una sorprendente cantidad de positrones en el extremo superior de su rango de energía. Es posible que las colisiones entre partículas de materia oscura crearan este exceso de partículas de antimateria.

Un análisis actualizado, que utiliza casi el doble de electrones y positrones, sigue mostrando este exceso. Pero la materia oscura no es la única causa posible, Dice Blandford.

"Una interpretación es que uno está viendo la aniquilación de partículas de materia oscura, ", dice." Pero podría haber explicaciones igualmente razonables asociadas con la astrofísica tradicional que podrían hacer el mismo tipo de señal ".

Los púlsares son una fuente alternativa particularmente difícil de descartar. Pero los científicos de AMS anticipan que recopilarán suficientes datos para discriminar mejor entre modelos para 2024, Ting dijo en su presentación.

Los rayos cósmicos podrían contarnos su historia.

A medida que las partículas de los rayos cósmicos se acercan a la velocidad de la luz, el tiempo efectivamente se ralentiza para ellos, como predijo Albert Einstein en su teoría de la relatividad. Podemos ver evidencia de dilatación del tiempo en la vida útil prolongada de las partículas que viajan cerca de la velocidad de la luz.

En un próximo resultado de AMS, Los científicos observan cuánto se alarga la vida útil de los isótopos de berilio a medida que viajan en los rayos cósmicos. Basado en esa medida, estiman que los rayos cósmicos que vemos en nuestra galaxia tienen alrededor de 12 millones de años.

Los rayos cósmicos podrían decirnos por lo que atraviesan en su viaje a la Tierra.

Tanto la observación como la teoría tienen mucho camino por recorrer en esta área, Dice Blandford. "Ambos son trabajos en progreso y, a pesar de los grandes avances, todavía no entendemos cómo los rayos cósmicos se propagan desde sus fuentes, principalmente los remanentes de supernovas, hacia la Tierra ".

Cuando los rayos cósmicos chocan, pueden producir rayos cósmicos secundarios, que se componen de diferentes ingredientes. En un resultado publicado recientemente que estudia la proporción de boro (que se encuentra solo en rayos cósmicos secundarios) y carbono (que se encuentra en rayos cósmicos primarios) a diferentes energías, Los científicos de AMS encontraron posible evidencia de turbulencia en el camino de los rayos cósmicos hacia nuestro planeta, pero nada que explique el exceso de positrones.

Finalmente, los rayos cósmicos podrían decirnos que no sabemos lo que creemos saber.

En un análisis inédito, Los científicos de AMS descubrieron que sus mediciones de los espectros y las proporciones de diferentes núcleos:protones, litio y helio:no encajaba bien con las predicciones. Esto podría significar que las suposiciones de los científicos sobre los rayos cósmicos deben reexaminarse.

Los científicos de AMS quieren ayudar con eso. Planean recopilar datos de cientos de miles de millones de rayos cósmicos primarios en los próximos años mientras su experimento continúa su órbita a unas 240 millas sobre la Tierra.