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24/Jul/08

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Neutralinos y el LHC: a la búsqueda de la materia oculta del Universo

"Estamos mirando a los cielos, y usando los instrumentos más grandes para ayudarnos a predecir qué sucederá con las cosas más pequeñas", dijo David Toback a PhysOrg.com. Toback es un profesor de la Universidad de Texas A&M en College Station, y cree que existe una forma de combinar la cosmología y la física de partículas de forma que podamos aprender más sobre el universo

"Estamos interesados en la cuestión de la materia oscura", continúa Toback. "Nuestra mejor apuesta actual es que las partículas que conocemos sólo forman aproximadamente el 4% de toda la materia del universo. El 23% del universo es materia oscura. El resto es energía oscura. Pero estoy interesado en la materia oscura, la cual debería estar compuesta de partículas. Queremos saber las propiedades del grueso de la materia del universo. Ésta es una cuestión que interesa tanto a los cosmólogos como a los físicos de partículas".

Toback y sus colegas de Texas A&M, Richard Arnowitt, Bhaskar Dutta, Alfredo Gurrola, Teruki Kamon y Abram Krislock, han estado trabajando en un modelo que les permite usar información obtenida del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) para predecir la cantidad de materia oscura dejada en los inicios del universo. Su trabajo, publicado en Physical Review Letters se titula: "Determining the Dark Matter Relic Density in the Minimal Supergravity Stau-Neutralino Coannihilation Region at the Large Hadron Collider (Determinar la densidad de los vestigios de materia oscura en la región de co-aniquilación de neutralino Stau de súper gravedad mínima en el Gran Colisionador de Hadrones)".

"Nuestro objetivo es ver si nuestra comprensión de las partículas en el universo -la teoría de la súper simetría- es correcta. Si lo es, explicará una de las cuestiones más importantes de la física de partículas y la cosmología de un solo golpe", dijo Toback.

La súper simetría es una teoría que predice que todas las partículas elementales con espín están emparejadas con otras partículas cuyo espín difiere en media unidad. "Una de las cosas que la hace especial", dice Toback, "es que la súper simetría es una teoría que predice nuevas partículas. Y una de las partículas predichas es conocida como neutralino". Se cree que los neutralinos son pesados y estables, y representan el principal candidato para explicar la cantidad de materia oscura fría detectada indirectamente en el universo.

El problema es que nadie ha sido capaz de medir aún directamente la materia oscura. Aquí es donde entra en juego el LHC. Se prevé que este proyecto de 6.000 millones de dólares entre en funcionamiento a finales de verano, estrellando protones entre sí. El LHC es el acelerador de partículas más grande y largo del mundo, y Toback cree que hay una buena oportunidad de que puedan producirse neutralinos en las colisiones entre protones. Los datos producidos en el LHC se pondrán a disposición de los científicos de todo el mundo, incluyendo el equipo de Texas A&M.

"Si nuestros resultados son correctos sabremos mucho mejor dónde buscar estas partículas de materia oscura en el LHC", explica Toback. "Hemos usado datos de precisión de astronomía para calcular cómo se verían en el LHC, y cómo de rápidamente deberíamos descubrirlos y medirlos". Él y sus colegas han ido incluso más lejos para demostrar con sus medidas con los datos del LHC serían capaces de predecir la cantidad de materia oscura del universo. Esto podría compararse con lo que vemos en el satélite WMAP. "Si obtenemos la misma respuesta", continúa, "nos dará una gran confianza sobre que el modelo de súper simetría es correcto. Si la naturaleza lo muestra, sería muy notable".

Toback dice que el trabajo que está haciendo junto a sus compañeros de Texas A&M podría hacer una conexión entre la física de partículas y la cosmología. "Si esto funciona, podríamos hacer una cosmología real y honesta en el LHC. Y seríamos capaces de usar la cosmología para hacer predicciones de la física de partículas".

Fuente: Ciencia Kanija. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard