28/May/07

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Los eclipses de cuasar podrían clarificar el misterio del axión

Los físicos han desarrollado un experimento que podría clarificar si las partículas hipotéticas ultraligeras llamadas axiones —que algunos afirmaron vislumbrar en el laboratorio el año pasado— existen en realidad.

Esto involucra usar telescopios espaciales para comprobar si los rayos gamma procedentes de un cuasar ubicado a miles de millones de años luz pueden viajar a través del Sol interactuando con su campo magnético (Phys. Rev. Lett. 98 201801).

Los axiones son partículas ultraligeras que se postularon por primera vez en los años 70 para resolver una discrepancia entre los hallazgos experimentales y la teoría de la fuerza nuclear fuerte. Pero más recientemente, los teóricos han comenzado a preguntarse si los axiones podrían también ser las partículas que conformen la materia oscura, la sustancia que se piensa que forma la mayor parte de la masa de nuestro universo.

Debido a que los axiones interactúan tan débilmente con la materia, la mayoría de experimentos esperan detectarlos explotando el hecho de que los fotones pueden convertirse, en ocasiones, en axiones en presencia de un campo magnético, y viceversa. En marzo del pasado año, investigadores del experimento PVLAS en Italia pensaron que habían vislumbrado este proceso de conversión —y por tanto los axiones— por primera vez cuando registraron un ligero cambio en la polarización de un rayo láser cuando pasó por un campo magnético en el vacío.

Si esta interpretación del axión fuese cierta, implicaría que los axiones tienen un acoplamiento demasiado fuerte con la luz como para ser unos candidatos adecuados a la materia oscura. Además, un experimento en el CERN llamado CAST, que ha estado intentando convertir fotones solares en axiones en un imán de prueba de 10 metros de largo, no ha encontrado pruebas del fuerte acoplamiento que implica PVLAS. A la luz de estos resultados contradictorios, se están intentando otros experimentos —el más destacable el de Búsqueda de Partículas Similares a los Axiones (ALPS) en el laboratorio DESY en Hamburgo— para descartar el resultado de PVLAS. Estos experimentos involucran iluminar un muro opaco, y comprobar si algún fotón puede atraversalo al convertirse temporalmente en axiones al pasar por un campo magnético.

De acuerdo con Malcolm Fairbairn del CERN y sus colegas de Alemania y Rusia, no obstante, una versión más simple de tal técnica de "iluminación a través del muro se presenta en cada octubre cuando el Sol pasa entre la Tierra y el quásar distante 3C 279. En esta alineación, el Sol actuaría como el muro, y la fuente de luz sería el quásar. Si los axiones con la fuerza de acoplamiento implicada por PVLAS existen, entonces un pequeño número (2%) de los fotones de rayos gamma del quásar vistos en la superficie del Sol se convertirían en axiones debido a su campo magnético, lo que les permitiría viajar a través del Sol sin obstáculos. Una vez que alcancen el otro lado, los axiones se reconvertirían de nuevo en fotones por el campo magnético. El plan de Fairbairn es buscar estos fotones usando telescopios espaciales de rayos gamma durante las alineaciones de octubre. Si no se detectan rayos gamma, esta sería una prueba convincente de que la interpretación de los axiones de los datos de PVLAS es incorrecta.

Fairbairn ya ha comprobado observaciones existentes de 3C 279 por el experimento EGRET tomadas en 1991 para buscar signos de rayos gamma del quásar, pero encontró que los datos no tenían el suficiente nivel de detalle para decirles nada concreto. Sin embargo, piensa que el experimento GLAST, preparado para lanzarse este diciembre, tendrá la sensibilidad suficiente para dar una conclusión firme. No obstante, puede ser demasiado tarde para él si el experimento ALPS, que está programado para su inicio este verano, retorna antes un resultado nulo.

Fuente: Astroseti. Aportado por Eduardo J. Carletti