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Astronomia - Espacio Profundo
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AlbertR

La detección de Materia Oscura

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Aunque el Universo está lleno de “pruebas” astronómicas de la existencia de la Materia Oscura: curvas de rotación galáctica, cohesión en los cúmulos galácticos, colisiones de cúmulos de galaxias (como el cúmulo bala), espectro de potencias de las anisotropías del CMB, lentes gravitacionales, oscilaciones acústicas de bariones, … todas estas pruebas son indirectas, se basan en la detección de efectos gravitatorios a gran escala producidos por la materia oscura. Desde hace ya bastantes años se intenta la detección directa de partículas de materia oscura hasta ahora sin éxito.
En este contexto, leo hoy que FASER (Forward Search Experiment) es un nuevo experimento del Large Hadron Colider (LHC) para la búsqueda de partículas ligeras con interacción débil asociadas a la Materia Oscura aprobado ayer por el CERN. FASER complementará el programa de Física en curso del CERN, extendiendo su potencial de descubrimiento a potenciales nuevas partículas y se espera que sea operativo en 2021.

 

Este nuevo experimento contribuye a diversificar el programa de Física del colisionador de partículas más grande del mundo (LHC), y permite abordar preguntas sin respuesta en Física de partículas desde una perspectiva diferente, ha explicado en un comunicado Mike Lamont, co-coordinador del grupo de estudio PBC (Physics Beyond Collider), que supervisa FASER.
Los cuatro detectores principales del LHC no son adecuados para detectar partículas ligeras de interacción débil que podrían producirse paralelamente a la línea del haz. Éstas podrían viajar cientos de metros sin interactuar con ningún material antes de transformarse en partículas conocidas y detectables, como electrones y positrones. Las partículas exóticas, de producirse, escapan a los detectores existentes a lo largo de las líneas del haz de corriente y permanecen sin ser detectadas. Por lo tanto, FASER se ubicará a lo largo de la trayectoria del haz, a 480 metros aguas abajo del punto de interacción situado dentro de ATLAS.

 

FASER_infrastructure_TI12.png

 

Aunque los protones en los haces de partículas del LHC son desviados por imanes y obligados a girar siguiendo el perímetro del LHC, las posibles partículas ligeras que interactúan muy débilmente, continuarían a lo largo de una línea recta y sus "productos de desintegración" podrán ser detectados por FASER. Las potenciales nuevas partículas estarían muy colimadas con el haz, dispersándose muy poco y permitiendo así que un detector relativamente pequeño y barato realice búsquedas altamente sensibles.

La longitud total del detector es inferior a 5 metros y su estructura cilíndrica central tiene un radio de tan solo 10 centímetros. Se instalará en un túnel lateral a lo largo de una línea de transferencia no utilizada que conecta el LHC con su inyector, el Super Proton Synchrotron. Para que FASER pueda construirse de forma rápida y asequible, se utilizarán piezas de repuesto de los detectores, donadas amablemente por los experimentos ATLAS y LHCb. La colaboración formada por 16 institutos que están construyendo el detector y que llevará a cabo los experimentos, cuenta con el apoyo de la Fundación Heising-Simons y la Fundación Simons.

 

FASER buscará partículas hipotéticas de interacción débil, incluyendo los llamados "fotones oscuros", partículas que están asociadas con la materia oscura, neutralinos y otros. El experimento se instalará durante la actual parada prolongada 2 (Long Shutdown 2) en curso y comenzará a tomar datos en el LHC’s Run 3 que se ejecutará entre 2021 y 2023. FASER es una propuesta de Física fina que aborda un aspecto particular en la búsqueda de Física más allá del Modelo Estándar.
Lo he leído en FASER: CERN approves new experiment to look for long-lived, exotic particles
Y podéis encontrar esquemas, planos, detalles técnicos y amplia documentación en: FASER (ForwArd Search ExpeRiment at the LHC) webpage

 

Saludos.
 

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    • AlbertR
      By AlbertR
      Dentro de 2 años, en junio de 2022, está previsto el lanzamiento del Telescopio Espacial Euclid de la Agencia Europea del Espacio (ESA) mediante un cohete Soyuz-Fregat desde la Kouru en Guayana Francesa. Euclid se ubicará en una órbita de halo en torno al punto de Lagrange L2 Sol-Tierra, que se halla a 1.5 millones de km de la Tierra. La duración de la misión será de 6.25 años y se explorarán 15 mil grados cuadrados de cielo.



      Euclid “A space mission to map the Dark Universe” es la próxima misión de la ESA destinada a estudiar la energía oscura y la materia oscura, los componentes mayoritarios de nuestro Universo.
      Euclid es un satélite grande, de 2200 kg, 4.5 m de longitud y 3.1 m de diámetro. El componente principal es un telescopio cuyo espejo principal es de 1.2 metros de diámetro (como comparación el del Hubble tiene 2.4 metros). Euclid es más pequeño que otros proyectos de telescopios espaciales, pero con sensibilidad hasta magnitud aparente 26.5, de tamaño suficiente para estudiar la energía oscura y la materia oscura. La óptica es de tipo Korsch con tres espejos, para dirigir la luz a los dos instrumentos del telescopio, Visual Imager (VIS) y Near-Infrared Spectrometer and Photometer (NISP)
       
      VIS captará imágenes del cielo (longitud de onda 550-900 nm) de amplio campo de visión (unos 0.8º cuadrados) mediante 36 sensores CCD con una resolución de 0.1 segundos de arco por píxel. Las imágenes permitirán medir la distorsión de las galaxias debido al efecto de lente gravitacional débil para poder determinar la proporción de materia oscura en la línea de visión y medir la influencia de la energía oscura en la expansión del Universo.
       
      NISP es un espectrómetro infrarrojo (900-2000 nm) de 0.7º cuadrados de campo que permitirá analizar la luz de objetos muy lejanos para medir su corrimiento al rojo con alta precisión y determinar su distancia. Ello permitirá estudiar en qué medida la energía oscura está acelerando la expansión del Universo y se espera poder determinar su ecuación de estado.
       
      El 18 de Diciembre de 2018 Euclid anunció que había pasado su revisión crítica de diseño, que verificó que la arquitectura general de la misión y el diseño detallado de todos sus elementos están completos, lo que despejó el camino para comenzar a ensamblar toda la nave espacial.
       
      Ayer el Consorcio Euclid publicó que además del barrido "normal" de 15000º cuadrados de cielo previsto, en particular el satélite estudiará 3 “campos profundos” zonas extremadamente oscuras con el objetivo de encontrar allí objetos débiles y raros. Son 2 zonas en el hemisferio sur y una en el norte marcadas en amarillo en la imagen. La zona marcada en azul es la correspondiente al barrido “normal” que realizará Euclid. Observad que se evitan zonas dominadas por las estrellas del plano de la Vía Láctea y zonas en torno a la eclíptica por el polvo difuso en el Sistema Solar (luz zodiacal), además de evitar la Nube Mayor de Magallanes.
       


      No dejéis de visitar la web de la misión: Euclid Consortium. A space mission to map the Dark Universe
       
      Estaremos atentos, saludos.
    • Richard R Richard
      By Richard R Richard
      A pesar de que ya sabemos que la materia oscura no se puede observar, los científicos suponen que ocupa el 80 por ciento de toda la existente en el Universo.


      Un nuevo estudio detectó, en observaciones profundas realizadas con el telescopio Hubble en seis cúmulos galácticos, un tenue brillo estelar el cual se distribuye de forma casi idéntica a la materia oscura.




      las noticias en algunos portales

      https://www.abc.es/ciencia/abci-visto-hubble-invisible-y-misteriosa-materia-oscura-201812220239_noticia.html
      https://www.europapress.es/ciencia/astronomia/noticia-telescopio-hubble-permite-ver-distribuye-materia-oscura-20181221125604.html
      https://www.lapagina.com.sv/curiosidades/telescopio-hubble-muestra-como-se-distribuye-la-materia-oscura/
       

      El paper con la presentación del estudio en una revista de Oxford

      https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/482/2/2838/5142870?redirectedFrom=fulltext

      y en la pagina del Hubble de la NASA

      https://www.nasa.gov/image-feature/goddard/2018/faint-glow-within-galaxy-clusters-illuminates-dark-matter
       
       
      La explicación para la luz fantasmal como le llaman, es que por los choques entre galaxias  muchas estrellas salen de órbita y comienzan a vagar por el espacio , moviéndose en trayectorias que solo mantienen equilibrio gravitacional con la materia ordinaria y la materia oscura, como estas estrellas si emiten luz visible, se puede apreciar su distribución en forma de nube entre las galaxias del cúmulo, donde se aglomera la materia oscuras revelando su presencia. Osea no se forotgría la MO en sí, sino el efecto marcado de su distribución espacial.
       
    • Mauri Fahrenheit
      By Mauri Fahrenheit
      Buenas a todos! Desde el sitio oficial de la Universidad de Oxford, Inglaterra, se compartió la noticia sobre un artículo publicado por el astrofísico y doctor Jamie Farnes en Astronomy & Astrophysics en el cual propone que la materia oscura y la energía oscura pueden ser un mismo fluído con masa negativa.
      Aquí el artículo en el sitio web de la universidad:
      http://www.ox.ac.uk/news/2018-12-05-bringing-balance-universe
      En el mismo post comparten el artículo publicado, acá dejo el link directo:
      https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/201832898
      El artículo en sí es de puro carácter técnico y teórico post introducción, pero de seguro habrá lectores capaces de entender sus conceptos y fórmulas físicas; pero me pareció interesante compartirlo en el foro debido a la fuente científica de este modelo "juguete".
      Gracias por la atención!
    • grbengo
      By grbengo
      PRÓXIMA CHARLA en el CAIFA
      Sábado 1 de diciembre, 18:45hs
       
      "El origen cuántico del Universo"
       
      Les dejo la invitación a una nueva charla, donde hablaremos acerca de cómo pensamos que surgieron las semillas de estructura cósmica en el marco del paradigma inflacionario del modelo del Big Bang.
      Debatiremos también acerca de qué cambios podrían ser necesarios en la mecánica cuántica para resolver algunos problemas abiertos.
      Los esperamos!
       
      Más info en:
      www.caifa.com.ar

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