Resumen: (21 de Diciembre de 2004): Un equipo internacional de investigadores elevarán un globo y detectores sensibles sobre el Polo Sur. Ellos no estarán buscando nada conocido en nuestro universo de materia. Ellos buscarán remanentes de antimateria.







Basado en un reporte de NASA/Goddard

Valles Secos McMurdo, Antártida, vista aérea. Crédito: BAS

Un equipo internacional de investigadores ha lanzado en la Antártida un globo sonda de gran altitud en busca de antimateria, que se encuentra entre las más raras y evasivas partículas del Universo.

El equipo busca comprender el origen de la antimateria cósmica y encontrar evidencia de la existencia de la radiación de Hawking proveniente de agujeros negros que se “evaporan”, una teoría propuesta por el Prof. Stephen Hawking de la Universidad de Cambridge en Inglaterra.

El instrumento, llamado BESS-Polar, lanzado exitosamente el 13 de Diciembre desde la Estación McMurdo, en la Antártida, bajo un globo científico de 12 millones de metros cúbicos, es tan grande como un campo de fútbol. Para maximizar la posibilidad de encontrar la antimateria predicha por Hawking, el equipo está esperando al menos 10 días de vuelo, o uno alrededor del Polo Sur, en un entorno cercano al espacio sobre el 99% de la atmósfera. El instrumento está ahora dando vueltas al Polo a una altitud conveniente de 39 kilómetros (24 millas).

”Nuestros anteriores y más cortos vuelos desde el norte de Canadá han provisto indicios de la señal de la radiación de Hawking”, dice el Director de Investigación Prof. Akira Yamamoto, de la High Energy Accelerator Research Organization (KEK) de Japón. “Con un vuelo más largo y una mayor “cosecha” de antiprotones, deberíamos poder mostrar que el profesor Hawking está en lo cierto”.

BESS-Polar es producto de la colaboración entre científicos en KEK, la Universidad de Tokio, la Universidad de Kobe, y el Instituto de Ciencia Espacial y Aeronáutica de la Agencia de Exploración Espacial de Japón, junto con la NASA y la Universidad de Maryland, College Park. BESS representa el experimento de un globo sonda con un espectrómetro superconductor.

Si la antimateria colisiona con la materia, se produce el aniquilamiento de energía. Esta “energía pura” no deja cenizas como una explosión catastrófica normal, como una supernova. La estrella masiva Eta Carinae. Esta estrella sufrió un gigantesco estallido hace casi 150 años, convirtiéndose de repente en una de las más brillantes estrellas en el cielo del Sur. Crédito: N. Smith (U. Colorado), J. Morse (Arizona State U.), and NASA

La antimateria está hecha de partículas con características iguales pero opuestas de las partículas de la materia con que interactuamos a diario. Por ejemplo, los protones tienen una carga positiva, pero los antiprotones tienen una carga negativa. Los antiprotones creados en el espacio bombardean la Tierra en forma de rayos cósmicos, que son partículas elementales viajando a una velocidad cercana a la de la luz. Cuando la materia y la antimateria colisionan, se aniquilan, creando energía pura y no “cenizas”.

La forma básica de la teoría del Big Bang predice que fueron creadas iguales cantidades de materia y antimateria. De alguna manera, la materia dominó a la antimateria en los momentos iniciales siguientes al Big Bang. Uno de los objetivos del proyecto BESS Polar es ver si hay alguna evidencia de los dominios de la antimateria dejada después del Big Bang. La aparente asimetría materia-antimateria es un enigma fundamente en la física de las partículas elementales y también en la astronomía.

El estudio de las partículas de antiprotones de baja energía es particularmente excitante, dijo Yamamoto, porque pueden haber sido creados por la evaporación de agujeros negros, un fenómeno llamado radiación de Hawking, aún no visto en la naturaleza. Esto sería de los agujeros negros primordiales y microscópicos creados justo después del Big Bang. Hallar partículas de antiprotones en abundancia y gama de energía predichos por la teoría serviría como evidencia contundente.

“Las regiones polares del norte y del sur son los mejores lugares para recolectar antiprotones de baja energía”, afirmó el Dr. John Mitchell, principal investigador del Goddard Space Flight Center, en la estación McMurdo. “El campo magnético de la Tierra nos protege de antiprotones y otras partículas de rayos cósmicos del espacio. Los embudos del campo magnético cargan partículas hacia los polos de la Tierra, así que la concentración de rayos cósmicos que entran en la atmósfera terrestre es mayor”.

El Polo Sur visto desde el espacio. Crédito: NASA

Este es el primer vuelo para el BESS-Polar. Los científicos condujeron una versión anterior llamada BESS para vuelos de un día en el norte de Canadá una vez por año desde 1993 hasta 2002. Aquellos instrumentos recogieron millones de rayos cósmicos y unos pocos miles de protones de baja energía. Pero se necesitan más para mejores análisis.

”Nosotros viajamos al extremo del mundo, así que podríamos tener un buen y largo vuelo”, afirma el Director del Proyecto, el Prof. Tetsuya Yoshida, de KEK. “Vuelos más largos implican mejores estadísticas”.

La luz de día constante en la Antártida significa que no hay fluctuaciones de temperatura entre el día y la noche en la nave del globo, lo cual ayuda al globo a permanecer en una altitud constante por más tiempo. El equipo del BESS-Polar espera recoger suficientes protones como para caracterizar su intensidad absoluta (número por metro cuadrado por segundo por ángulo sólido) entre otros rayos cósmicos en términos de energía.