Buscando antimateria primordial

Space Daily
Traducción al español por Ciencia Kanija
2/11/08

Los científicos están en busca de pruebas de antimateria – el archienemigo de la materia – dejado en los primeros instantes del universo. Unos nuevos datos obtenidos por el Observatorio Chandra de Rayos-X de la NASA y el Observatorio Compton de Rayos Gamma sugieren que la búsqueda puede haberse convertido en algo aún más complejo.

La antimateria está hecha de partículas elementales, cada una de las cuales tiene la misma masa que su correspondiente homólogo en materia - protones, neutrones y electrones – pero con cargas y propiedades magnéticas opuestas. Cuando colisionan las partículas de materia y antimateria, se aniquilan entre sí y producen energía de acuerdo con la famosa ecuación de Einstein, E=mc2.

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De acuerdo con el modelo del Big Bang, el universo estaba bañado por partículas tanto de materia como de antimateria poco después del Big Bang. La mayor parte de este material fue aniquilado, pero debido a que había ligeramente más materia que antimateria – menos de una parte en mil millones – sólo quedó la materia, al menos en nuestro universo local.

Se cree que se producen rastros de antimateria en fenómenos poderosos tales como los chorros relativistas producidos por los agujeros negros y púlsares, pero no se han hallado aún pruebas de antimateria del universo inicial.

¿Cómo podría haber sobrevivido cualquier antimateria primordial? Justo tras el Big Bang se cree que hubo un extraordinario periodo, conocido como inflación, cuando el universo se expandió exponencialmente en apenas una fracción de segundo.

“Si había cúmulos de materia y antimateria juntos antes de la inflación, pueden ahora estar separados más de la escala del universo observable, por lo que nunca los veríamos encontrarse”, dijo Gary Steigman de la Universidad Estatal de Ohio, quien llevó a cabo el estudio. “Pero, podrían estar separados a escalas menores, tales como las de los cúmulos o supercúmulos, lo cual es una posibilidad mucho más interesante”.

En tal caso, las colisiones entre dos cúmulos galácticos, las mayores estructuras del universo ligadas gravitatoriamente, podrían mostrar pruebas de antimateria, las emisiones de rayos-X muestran cuánto gas está implicado en tales colisiones. Si parte del gas del cúmulo tiene partículas de antimateria, entonces habrá aniquilación y los rayos-X estarán acompañados de rayos gamma.

Steigman usó datos obtenidos por Chandra y Compton para estudiar el conocido como Cúmulo Bala, donde dos grandes cúmulos de galaxias han impactado entre sí a velocidades extremadamente altas. A una distancia relativamente cercana y con una orientación lateral favorable observado desde la Tierra, el Cúmulo Bala ofrece un excelente lugar de pruebas para buscar señales de antimateria.

“Esta es la mayor escala a la que se ha realizado jamás esta prueba de antimateria”, dijo Steigman, cuyo artículo fue publicado en Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. “Estoy esperando ver si pudiese haber algún cúmulo de galaxias hecho con grandes cantidades de antimateria”.

La cantidad observada de rayos-X de Chandra y la no detección de rayos gamma procedentes de datos de Compton demuestran que la fracción de antimateria en el Cúmulo Bala es de menos de tres partes por millón.

Además, las simulaciones de la fusión en el Cúmulo Bala demuestran que estos resultados descartar cualquier cantidad significativa de antimateria a escalas de aproximadamente 65 millones de años luz, una estimación de la separación original de los dos cúmulos en colisión.

“La colisión de materia y antimateria es el proceso más eficiente de generación de energía en el universo, pero simplemente no puede tener lugar a escalas tan grandes”, dijo Steigman. “Pero no me doy por vencido aún y estoy planeando observar otros cúmulos galácticos en colisión que han sido recientemente descubiertos”.

Encontrar antimateria en el universo podría decir a los científicos cuánto duró el periodo de inflación. “El éxito en este experimento, aún siendo una apuesta arriesgada, nos enseñaría mucho sobre las primeras etapas del universo”, dijo Steigman.

Steigman ha colocado unas restricciones más fuertes sobre la presencia de antimateria a escalas menores observando cúmulos galácticos aislados que no están implicados en unas colisiones grandes y recientes.