Científicos rusos e italianos estudian secretos de la materia oscura

Con la creación del modelo volante de espectrómetro magnético «Pamela" de alta precisión por científicos rusos e italianos se da por terminada una importante etapa, según la definición dada por dirigentes de la Agencia Espacial Federal, del proyecto internacional "RIM-Pamela" (RIM son las siglas rusas que significan misión ruso-italiana).

Los objetivos científicos del proyecto, en cuya ejecución participan también científicos de Alemania, Suecia y EE.UU., están relacionados con los problemas fundamentales de la cosmología, o sea, la ciencia que determina las leyes generales que rigen el Universo, reconstruye su pasado y prevé su evolución futura.

En palabras de Arkadi Galper, catedrático del Instituto de Física e Ingeniería de Moscú (MIFI), quien actúa en calidad de dirigente científico del proyecto por parte rusa, se trata de problemas como "la naturaleza de la materia oscura [1], la generación y propagación de rayos cósmicos galácticos, los procesos en el Sol y los rayos cósmicos solares, así como partículas de altas energías en la magnetosfera terrestre". La idea misma del proyecto se basa en los estudios realizados anteriormente en el MIFI.

El espectrómetro "Pamela" está dotado de modernos detectores de partículas elementales que a base de un análisis magnético (según la desviación de las partículas que pasan a través de un campo magnético) permite registrar y medir el signo y el valor de la carga eléctrica, la velocidad, la energía y la masa, la dirección y el tiempo de la llegada de la partícula cósmica.

Cuando concluyan definitivamente las pruebas autónomas del modelo volante de instrumento que se realizan en la Universidad "Tor Vergata" de Roma bajo la dirección del catedrático Picozza Pierdorgio, en abril próximo el espectrómetro se mandará a Rusia para ser instalado en un especial contenedor hermético a bordo del nuevo satélite ruso "Resusrs-DK1" destinado a realizar la teledetección de la Tierra y fabricado en el centro coheteril de Samara "Oficina de Proyección Progreso".

Las pruebas integrales de un ingenio espacial dotado de un conjunto total de equipos científicos y auxiliares suelen durar cerca de seis meses y, por consiguiente, el lanzamiento del satélite no puede realizarse antes del cuarto trimestre del año corriente. El "Resurs-DK1" será puesto en órbita por el cohete portador "Soyuz-M" desde el cosmódromo de Baikonur. Se espera que el período de servicio activo del satélite en una órbita de 360 a 690 km de altitud sea de tres años como mínimo.

Durante las mediciones el "Pamela" tendrá orientado su eje sensible hacia el Zenit, a diferencia de los principales instrumentos del satélite que estarán orientados hacia la Tierra. Esta posición del "Pamela" garantizará la posibilidad de mantener observaciones ininterrumpidas de rayos cósmicos durante todo el período de funcionamiento del satélite en órbita.

El volumen diario de la información procedente desde el instrumento en el modo de mediciones básicas será de aproximadamente 10 mil millones de unidades. Las posibilidades técnicas del aparato espacial permiten memorizar y transmitir a la estación receptora terrestre una cantidad diaria de la información dos veces mayor. La principal estación de recepción se halla en Moscú (de allí se ejercerá el control del experimento) y la segunda, en Janty-Mansisk (Siberia Occidental).

Dentro de una hora después de recibida la información se analizará su calidad y luego los datos se transmitirán al grupo de procesamiento urgente.
La posibilidad de analizar la información procedente desde terminales remotos, incluidos los que se encuentran en Italia y Suecia, constituye una peculiaridad importante del sistema de su recepción. El procesamiento completo se realizará a base de programas acordados en los países participantes en el proyecto.

La utilización y publicación de resultados científicos se realizarán colectivamente.
Se espera que durante tres años de observaciones continuas se pueda registrar
10 mil antiprotones (partículas elementales de las mismas características físicas que tienen los protones que se diferencian de éstos por el signo negativo de su carga eléctrica) y 100 mil positrones, que son antipartículas con relación al electrón.

Los participantes en el proyecto piensan que ello bastará para determinar el efecto de la anihilación, o sea, el hecho de convertirse las partículas y antipartículas, al chocarse, en otras partículas más pesadas y de débil interacción, los llamados WIMP- (Weak Interaction Massive Particle ó Partículas masivas de interacción débil) que, en opinión de los científicos, forman la materia oscura del Universo. Es más, es posible que durante el experimento se logre determinar su masa.

Ya que el solo análisis magnético no basta para determinar las antipartículas (los electrones pueden imitar antiprotones, pues tanto los unos como los otros son de carga negativa, mientras que los protones podrán imitar positrones), el espectrómetro "Pamela" estará dotado de una serie de instrumentos y sistemas de detección adicionales (una parte de los cuales ha sido ideada por científicos rusos) que aseguren una separación segura de antipartículas y determinación de sus energías.

Hasta el momento actual, los datos experimentales que se tenían sobre los flujos de antiprotones y positrones de alta energía en los rayos cósmicos han sido obtenidos mediante instrumentos instalados en aeróstatos de altura, lo cual no garantizaba la precisión requerida de las mediciones debido a factores atmosféricos.

De manera que el proyecto "RIM-Pamela" puede llegar a ser el primer experimento del mundo en materia de la determinación de la masa oculta del Universo, realizado mediante ingenios espaciales.

"Es sabido que el Universo consta al 25% de materia oscura (ó masa oculta) y el 70% de la energía oscura que representada por la energía del vacío cósmico opuesta a las fuerzas gravitacionales y que asegura la dilatación infinita de nuestro Universo" -, dice el catedrático Galper.

Tampoco antes suscitaba duda a nadie la existencia de la sustancia oscura en el Universo. También se ha comprobado que hay regiones enteras llenas de sustancia invisible. Para un observador desde la Tierra actúa como una especie de lente que enfoca la radiación electromagnética (desviándola en el campo gravitacional) de un objeto cósmico distante, en caso de que el observador, la sustancia invisible (el lente) y el objeto observado se hallen en una misma línea.

"No obstante, siempre ha existido el problema -, recalca Galper -, relativo a qué parte de la masa de la parte visible del Universo observada por los astrónomos constituye la masa de la sustancia invisible. Es un problema sumamente importante porque si la densidad completa de la sustancia en el Universo, densidad determinada tanto por su parte visible como invisible, es inferior a una determinada densidad crítica, el Universo se dilatará infinitamente. Si es mayor, dentro de algún tiempo el Universo comenzará a comprimirse. En caso de que esta densidad completa sea igual a la densidad crítica, es probable que el Universo siga dilatándose pero a una velocidad reducida.

La penetración en el mundo misterioso que se llama materia oscura y la medición de la masa de las partículas (si es que consta de partículas elementales), así como la determinación de su origen y sus propiedades será el objetivo básico de las investigaciones que se realizarán en el marco del proyecto "RIM-Pamela".