Más complejidad de lo creído en los rayos cósmicos que llegan a la Tierra

Los nuevos datos recolectados por un detector de partículas de alta precisión, que opera fuera de la Tierra, obligarán a un cambio de paradigma sobre los rayos cósmicos.

Fijado en el exterior de la Estación Espacial Internacional (ISS) desde mayo de 2011, después de ser transportado a ella mediante un transbordador espacial de la NASA, el espectrómetro AMS (Alpha Magnetic Spectrometer), está midiendo constantemente partículas de alta energía que fluyen desde todas partes del universo y a las que comúnmente se llama rayos cósmicos.

Desde su instalación, el AMS ha recolectado datos de más de 200 000 millones de rayos cósmicos, utilizando tecnología adaptada de detectores parecidos pero mucho más grandes, emplazados en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN). Este conjunto de datos único está ayudando a la comunidad científica a hacerse una idea más clara de cómo se producen, aceleran y viajan los rayos cósmicos a través del espacio.

Los últimos resultados obtenidos con el AMS han permitido identificar átomos de cinco elementos químicos y efectuar mediciones de alta precisión sobre ellos, algo que nunca antes se había conseguido.

Estos cinco elementos químicos son: fósforo, cloro, argón, potasio y calcio. Con ellos, la cantidad total de elementos estudiados por el AMS asciende a veinte.

El espectrómetro AMS (centro izquierda) en el exterior de la Estación Espacial Internacional. (Foto: NASA)

Tradicionalmente, en astrofísica se ha venido dividiendo los rayos cósmicos en dos categorías principales. Una es la de los rayos cósmicos primarios, que provienen principalmente de estrellas en explosión, La otra es la de los rayos cósmicos secundarios, que se producen por interacciones de los rayos cósmicos primarios con el gas y la radiación del espacio.

Resultados previos obtenidos mediante el AMS revelaron que, inesperadamente, los rayos cósmicos primarios pueden dividirse en dos clases distintas. Los elementos químicos detectados se clasificaron en una u otra de estas dos clases dependiendo de cómo su flujo, que es proporcional al número de partículas, variaba con su “rigidez” (la magnitud en que ese elemento se desvía por los campos magnéticos).

El nuevo estudio, a cargo de un equipo internacional, se ha basado en mediciones de flujo tomadas de los cinco elementos químicos ​​adicionales, a través de aproximadamente un millón de rayos cósmicos. Los nuevos datos del AMS, junto con los datos previos obtenidos por el instrumento, permitieron a los investigadores dividir también los rayos cósmicos secundarios en dos categorías, elevando la cantidad total de clases distintas a cuatro.

Algunos elementos químicos se detectan tanto en rayos cósmicos primarios como en secundarios, por lo que pertenecen a dos categorías. Teniendo en cuenta esto, los investigadores también estudiaron qué fracción de diferentes elementos químicos se encontraba en los rayos primarios y en los secundarios. De los elementos investigados en el estudio reciente, se encontró que aquellos con un número impar de protones tenían una mayor proporción de partículas en un rayo cósmico primario, en comparación con los elementos químicos con un número par de protones.

Con respecto a los detectores anteriores, el AMS disfruta de una mejora de precisión que se mide por órdenes de magnitud. Y ninguno de los resultados obtenidos mediante sus mediciones concuerda con la teoría más aceptada sobre los rayos cósmicos. Por tanto, tal como sentencia Samuel Ting, portavoz de la Colaboración AMS, habrá que buscar teorías alternativas.

Se estima que, con las mejoras adicionales que está previsto introducir en el AMS este mismo año, su receptividad a los rayos cósmicos aumentará en un 300 por ciento. Esto debería permitir que en los próximos cinco años, recolecte tantos datos sobre los rayos cósmicos como los que ha recolectado en los últimos quince, ayudando así a revelar más secretos de estos misteriosos chorros de partículas de alta energía.

El estudio se titula “Properties of Heavy Cosmic Nuclei Phosphorus, Chlorine, Argon, Potassium, and Calcium: Results from the Alpha Magnetic Spectrometer”. Su primer firmante es Alberto Aceituno García, del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), en Madrid, España. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)