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El conocimiento científico crece gracias a la labor de miles de personas que se esfuerzan, hasta el agotamiento, por encontrar respuestas a los enigmas que plantea la Naturaleza. En cada programa un científico conversa con Ángel Rodríguez Lozano y abre para nosotros las puertas de un campo del conocimiento.

Origen exótico de los positrones cósmicos. Hablamos con Rubén López Coto

Origen exótico de los positrones cósmicos. Hablando con Científicos podcast. CienciaEs.com

La Tierra, nuestra morada cósmica, es una diminuta gota de materia inmersa en un enorme océano vacío en el que estrellas, planetas y otros cuerpos aún más pequeños se mueven formando el inmenso remolino que llamamos Vía Láctea. Este aparentemente enorme conglomerado se queda también pequeño cuando, aumentando nuestra escala de visión, observamos el Universo en la distancia y las galaxias quedan reducidas a pequeños puntos de materia navegando en medio de la nada. No es extraño que, bajo nuestro limitado punto de vista, desde esta diminuta morada, perdida entre el cúmulo de materia que forma nuestra galaxia, tengamos una visión distorsionada o incompleta de lo que nos rodea.

Sabemos que podemos ver sólo una pequeñísima parte de la materia existente. Que la mayoría es materia invisible, materia oscura. Sabemos que tan sólo podemos detectar una parte de la energía que todo lo envuelve, al resto le llamamos energía oscura. Y, siguiendo con el juego de palabras, una gran cantidad de conocimiento del Universo también permanece aún en la oscuridad, esperando que algunos de los miembros de esta especie, la nuestra, con ansias de saber, vayan descubriendo sus secretos.

Hoy hablamos con una de esas personas, un investigador que, junto a otros muchos, ha estudiado uno de esos fenómenos que, aunque detectados hace tiempo, aún no comprendemos. Su nombre es Rubén López Coto, actualmente investigador en el Instituto Nazionale di Física Nucleare en Padua, Italia, aunque la investigación que hoy nos explica fue realizada durante su estancia en Alemania, en el Instituto Max Planck, en Heidelberg.

Rubén López Coto forma parte de un gran grupo internacional de investigadores, que ha publicado recientemente en la revista Science los resultados de un estudio que intenta explicar el origen del exceso del flujo de pequeñas partículas de antimateria, llamadas positrones, que llegan a la Tierra desde las profundidades del cosmos.

Los rayos cósmicos son partículas de alta energía que llegan a la Tierra procedentes de fuentes galácticas lejanas. En su mayoría están formados por protones o núcleos atómicos, pero junto a ellos llegan también, en menor proporción, electrones y positrones. La cantidad de positrones que llegan a nuestro planeta lleva más de 10 años intrigando a los científicos. Fue detectado por el observatorio espacial PAMELA, lanzado en 2006, desde el que se observó que llagaban más positrones de lo que las teorías predicen, especialmente en aquellos que tienen mayor energía.

Desde entonces se han propuesto distintas hipótesis que justifican el resultado. Una de ellas propone que la fuente debe estar en ciertos púlsares, estrellas de neutrones que giran a velocidades endiabladas y cuyos campos magnéticos son tan potentes que pueden crear pares electrón- positrón a partir de la energía electromagnética. Otras opciones señalan a la materia oscura o procesos desconocidos de producción secundaria de rayos cósmicos.

En el estudio publicado en Science, liderado por A. U. Abeysekara, investigador del departamento de Astronomía de la Universidad de Utah, junto a otro centenar de investigadores entre los que figura nuestro invitado, Rubén López Coto, se analiza la primera de las hipótesis. El equipo no ha estudiado directamente a los positrones sino a los rayos gamma que se producen cuando éstos se aniquilan al encontrarse con un electrón. Cuando estos rayos gamma llegan a la Tierra, chocan con la atmósfera y liberan una cascada de partículas que pueden ser detectadas en el High-Altitude Water Cherenkov Observatory (HAWC).

HAWC está situado en una de las laderas del volcán Sierra Negra, cerca de Puebla, México, a 4100 metros sobre el nivel del mar y está formado por 300 tanques de agua de 7,3 m de diámetro y 4 m de altura. Cuando el agua de estos tanques es atravesada por una partícula cargada, procedente de una cascada de rayos cósmicos, se produce un destello de luz (luz de Cherenkov) que permite a los investigadores detectar y calcular la dirección aproximada del cielo en el que se encuentra la fuente.
Utilizando el observatorio HAWC, los investigadores han estudiado la emisión de rayos gamma procedente de dos púlsares llamados Geminga y PSR B0656 + 14). Las observaciones han demostrado que es poco probable que el exceso de positrones que llega a la Tierra procedan de estos púlsares y sugieren que su origen puede ser más exótico.

Les invito a escuchar a Rubén López Coto, investigador en el Instituto Nazionale di Física Nucleare en Padova, Italia.

Referencias:
Abeysekara et al,. Extended gamma-ray sources around pulsars constrain the origin of the positron flux at Earth. Science, 7 nov 2017, Vol 358 Issue 636.


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