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Silvana TapiaJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasBorja TosarGastón Giribetdesintegración materia oscura halo galácticopartícula materia oscura sección eficazcanales de desintegración materia oscuradesintegración materia oscura modelo estándarquark bottom antimateria b barrabosón w- y w masa teraelectrón voltiossección eficaz cosmología centímetros cúbicos segundoHéctor SocasNavarro Frank Whiteanti-bottom (B, B barra)bosón W+Juan Carlos GilGiga electronvoltios20 gigaelectronvoltiosTotanitelescopio espacial Fermipartículas AFrancis VillatoroJapón
Canales de desintegración Materia oscura
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Héctor Socas explica que las observaciones realizadas son consistentes con un proceso de desintegración de materia oscura en el halo galáctico, aunque no lo demuestran.
…el perfil de Navarro Frank White, o quizás un poquito más ancho, bueno, una de las dos cosas, pero que no encaja exactamente con el perfil de Navarro Frank White, sino que en el centro habría que, no recuerdo si estrecharlo o ensancharlo un poco, pero bueno. Entonces, esto significa que lo que él observa es consistente con un proceso de desintegración de materia oscura en el halo galáctico, pero no lo está demostrando, sino simplemente dice que esto es compatible con eso. Si lo fuera, suponiendo que lo fuera, podrían determinarse algunos parámetros como por ejemplo qué masa tendría la partícula de materia oscura y qué sección eficaz tendría; lo que pasa es que esas determinaciones dependen de cuáles sean los canales de desintegración, en qué se desintegra. entonces no sabemos en qué se desintegra la materia oscura, pero podemos especular; de hecho hay modelos de extensiones del modelo estándar que hablan de posibles canales de desintegración. Uno de los más habituales es el quark bottom y el anti-bottom, el B, B barra. Si ese fuera el canal o si fuera el bosón W- y W+, entonces su masa estaría entre 0,4 y 0,8 teraelectrón voltios. La sección eficaz estaría entre 5 y 9 por 10 a la menos 25 centímetros cúbicos por segundo. Las unidades realmente, aunque digo sección eficaz, no son unidades de sección eficaz, son de sección eficaz por velocidad, que es como se suele dar este número en cosmología. Claro, si se desintegraran otro tipo de partículas, pues entonces la masa sería diferente y las acciones eficaces serían diferentes, ¿no? Entonces no sé si es muy útil esto, pero bueno, son los números, quizás, por tener una idea de en qué orden de magnitud…
Significado #1 · Palabras #1
Héctor Socas explica una hipótesis sobre la detección de materia oscura a través del análisis de datos recopilados por el telescopio espacial Fermi durante los últimos 15 años.
Habla: Héctor SocasSignificado #18 · Palabras #8aniquilación materia oscura fotón gammatelescopio espacial fermi materia oscurahalo galaxia emisión difusa…que hace es analizar; ya tenemos más de 15 años de datos de Fermi, y él coge estos 15 años de datos y lo que intenta es buscar la señal del halo de la galaxia, porque el halo es donde está distribuida la materia oscura, y lo que se trata, habrán visto en el Titular, es de detectar la materia oscura a través de su desintegración; cuando dos partículas de materia oscura chocan una contra la otra, se aniquilarían y emitirían un fotón de rayos gamma y entonces debería haber en todo el halo de la galaxia una emisión difusa de rayos gamma procedentes de esta desintegración. Esto es especulativo, hipotético, pero podría ocurrir; de hecho ya ha habido trabajos anteriores, incluso con Fermi, para intentar detectar este tipo de aniquilación de la materia oscura, hasta ahora no se había encontrado. entonces, ¿cómo lo hace? Pues primero pensemos: el halo de la galaxia, la galaxia todos si tenemos en mente pensamos en esa espiral, pero que es muy plana y está más apultada por el centro tiene el bulge. Nacho Trujillo lo definía como un huevo frito, algo…
Juan Carlos Gil expresa su escepticismo sobre la interpretación de un pico en el espectro de energía como evidencia de materia oscura, argumentando que desconoce la naturaleza de esa posible desintegración.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #5 · Palabras #7espectro energía 20 gigaelectrónvoltiosdesintegración partícula antipartículacanal desintegración dominantepico espectral decay energíasdesintegración de materia oscura desconocidaescepticismo juan carlos sobre materia oscurapico espectro energía desintegración…más partículas hay, y cuanto más alta es la energía, menos partículas hay. Es una ley de potencias. Pero algo que tenga un espectro con un pico no es tan habitual; y eso sí que es lo esperable de un proceso en el que haya desintegración de partículas. ¿Por qué? Porque produciríamos... Claro, esto ya depende de cómo sea la desintegración, que no tenemos ni idea. Pero en principio habría un canal que sería el mayoritario; si tenemos suerte sería dominante. Si solo hubiera un canal de desintegración pues solamente se desintegraría en una partícula y antipartícula por ejemplo y emitiría rayos de una única energía: sería la energía correspondiente a esa desintegración, pero puede haber más canales y aparte esas partículas que se producen pueden salir con cierta energía y entonces eso te produciría una forma con un pico y decayendo hacia energías mayores y menores. Eso es lo que me parece intrigante de este trabajo y que creo que no se ha hablado mucho: el hecho de que el espectro tenga un pico en 20 giga de electrón voltios. Héctor, pero el salto de un pico compatible con una desintegración de algo que no sabemos lo que es. El salto digo, y por tanto esto es la materia oscura: ¿cómo va? Eso es lo que a mí me falla. Yo no sé lo que es y por tanto la Llamo X y como aquel también ha usado X para la incógnita, pues son la misma en la misma equis. Casi, ¿no? Eso me recuerda a las palabras de un profesor que tuve de análisis matemático 2 en la carrera, que fue buenísimo. Bueno, da igual, no viene al caso.…
Héctor Socas comenta sobre las características de un espectro energético, señalando su similitud con lo esperado en la desintegración de materia oscura y discutiendo la distribución no uniforme de la luz.
Habla: Héctor SocasSignificado #3 · Palabras #5espectro energético materia oscuradesintegración materia oscura luzdistribución no uniforme luz centrodesintegración densidad materia oscuradependencia emisión densidad al cuadradopartículas choquen probabilidad decaimientodecaimento espontáneo materia oscuradensidad materia oscura fotónespectro energético decaimiento partícula…porque para empezar no es un científico, es un científico y por el ven, ¿no? Exacto, los rayos gamma no se ven tampoco ven, y tampoco materia oscura, que nos queda una preposición en la frase; es lo único que ha dicho bien un artículo. El artículo, la Realmente lo interesante es eso: que el espectro tiene un pico que sería parecido a lo que uno esperaría de la desintegración de materia oscura. Hay otra cosa interesante también. Bien, ¿cómo ocurriría la desintegración de materia oscura? Bueno, pues sería la cantidad de luz que nos llega; claro, es que esta es otra, ese fondo no es uniforme, sino hay más, digamos, hacia la dirección del centro y menos alejándonos del centro, ¿no? Eso es compatible con que sea desintegración, porque hay más densidad hacia el centro que hacia el no centro. Pero es que además resulta que si es desintegración, la dependencia de la emisión con la densidad de materia oscura va con la densidad al cuadrado. ¿Por qué? Porque necesitas dos partículas que choquen. Entonces, si solo tienes la mitad de la densidad, se te va a reducir a la cuarta parte porque tienes la mitad de partículas A con la mitad de partículas B para chocar; te quedas con un cuarto de la probabilidad de que choquen, porque hay otra posibilidad que es que no sea desintegración sino que sea decaimiento, que simplemente la partícula. De materia oscura sea inestable y al cabo de un cierto tiempo ella sola, sin chocar con nadie, decaiga y se convierta en un fotón. Esa es la otra posibilidad: decaimiento. Pero el decaimiento no caería con la densidad al cuadrado, sino solo con la densidad. Proporciona la densidad, ¿por qué? En química se llama reacción de segundo orden. Es semejante, cuando choca una especie consigo misma, necesita la concentración al cuadrado. Exacto, es eso mismo, pero creo que no estoy siendo capaz de explicarlo con claridad. Si yo tengo 10 partículas de…
Héctor Socas explica cómo un investigador ajusta sus modelos y observa que la emisión de rayos gamma se alinea mejor con una ley basada en el cuadrado de la densidad, lo que sugiere compatibilidad con un proceso de desintegración más que con uno de decaimiento.
Habla: Héctor SocasPalabras #16emisión rayos gamma ley densidaddesintegración frente a decaimientodensidad materia oscura oyentes…a ser 4 veces más donde hay 10 que donde hay 5, porque las colisiones necesitan que haya dos partículas. Total, que un proceso de desintegración la intensidad iría con la densidad al cuadrado, un proceso de decaimiento la intensidad iría solo con la densidad. Y él hace ajustes y encuentra que la emisión de rayos gamma sigue más fielmente la ley de la densidad al cuadrado que la de la densidad, con lo cual parecería compatible con desintegración más que decaimiento. Algún oyente perspicaz se puede preguntar: vale, pero me estás hablando de densidad de materia oscura. ¿Cómo sabemos la densidad de materia oscura? Ah, no la sabemos. Tenemos modelos matemáticos que se han construido ajustando lo que sale en las simulaciones numéricas. Cuando hacemos simulaciones cosmológicas, vemos que las galaxias quedan rodeadas de…
Héctor Socas explica que las observaciones realizadas son consistentes con un proceso de desintegración de materia oscura en el halo galáctico, aunque no lo demuestran.
Habla: Héctor SocasSignificado #1 · Palabras #1desintegración materia oscura halo galácticopartícula materia oscura sección eficazcanales de desintegración materia oscuradesintegración materia oscura modelo estándarquark bottom antimateria b barrabosón w- y w masa teraelectrón voltiossección eficaz cosmología centímetros cúbicos segundo…el perfil de Navarro Frank White, o quizás un poquito más ancho, bueno, una de las dos cosas, pero que no encaja exactamente con el perfil de Navarro Frank White, sino que en el centro habría que, no recuerdo si estrecharlo o ensancharlo un poco, pero bueno. Entonces, esto significa que lo que él observa es consistente con un proceso de desintegración de materia oscura en el halo galáctico, pero no lo está demostrando, sino simplemente dice que esto es compatible con eso. Si lo fuera, suponiendo que lo fuera, podrían determinarse algunos parámetros como por ejemplo qué masa tendría la partícula de materia oscura y qué sección eficaz tendría; lo que pasa es que esas determinaciones dependen de cuáles sean los canales de desintegración, en qué se desintegra. entonces no sabemos en qué se desintegra la materia oscura, pero podemos especular; de hecho hay modelos de extensiones del modelo estándar que hablan de posibles canales de desintegración. Uno de los más habituales es el quark bottom y el anti-bottom, el B, B barra. Si ese fuera el canal o si fuera el bosón W- y W+, entonces su masa estaría entre 0,4 y 0,8 teraelectrón voltios. La sección eficaz estaría entre 5 y 9 por 10 a la menos 25 centímetros cúbicos por segundo. Las unidades realmente, aunque digo sección eficaz, no son unidades de sección eficaz, son de sección eficaz por velocidad, que es como se suele dar este número en cosmología. Claro, si se desintegraran otro tipo de partículas, pues entonces la masa sería diferente y las acciones eficaces serían diferentes, ¿no? Entonces no sé si es muy útil esto, pero bueno, son los números, quizás, por tener una idea de en qué orden de magnitud…
Héctor Socas continúa discutiendo las implicaciones de la desintegración de partículas y plantea una alternativa: que la materia oscura decaiga en lugar de desintegrarse, lo cual presenta un desafío debido a la constancia de la cantidad de materia oscura desde el inicio del universo.
Habla: Héctor SocasSignificado #4 · Palabras #3materia oscura decaimiento partículacantidad materia oscura universodesintegración partículas desafío cósmico…sería diferente y las acciones eficaces serían diferentes, ¿no? Entonces no sé si es muy útil esto, pero bueno, son los números, quizás, por tener una idea de en qué orden de magnitud nos moveríamos. Si por el contrario nos empeñamos, aunque el ajuste sea peor, nos empeñamos en que la materia oscura no se desintegra sino que decae, o sea que no es un proceso de colisión de dos partículas sino que una partícula va por el universo y de repente se desintegra, claro, esto tiene el problema que sabemos que la materia oscura no ha cambiado mucho, la cantidad de materia oscura desde el principio del universo, o sea, no puede desintegrarse sola mucho. Entonces uno puede hacer el cálculo de cuál sería el Tiempo de decaimiento de estas partículas y resulta que con esa emisión le sale un tiempo de decaimiento de 10 a la 27 segundos, o sea, que la vida media de la partícula de materia oscura es de 10 a la 27 segundos. Es una barbaridad tan grande que uno no se…
Francis Villatoro corrige a Héctor Socas sobre un cálculo relacionado con la vida media del protón y su comparación con la desintegración de materia oscura.
Habla: Francis VillatoroPalabras #17detector de neutrinos superkamiokandevida media del protón 10 a los 33 añosdesintegración protón supera 10 a la 27 segundos…estables, pero como hay tantas, pues de vez en cuando alguna daría un fotón de rayos gamma. Eso es lo que hacemos también con el protón. El protón se supone que es una partícula estable, pero según las teorías de gran unificación, hay canales por los cuales se podría desintegrar. y lo que hemos visto en el supercamiocande en Japón, ese gran detector de neutrinos que se diseñó para estudiar la desintegración del protón la vida media del protón supera los 10 a los 33 años, no 10 a la 27, 10 a los 33 años esos son 6 órdenes de magnitud más años son otros 6 órdenes, 10 a la 33 años Ah, cierto, cierto Digo que 10 a la 27 segundos es una ridiculez comparado con esas distancias Vale, vale Bueno, significa prácticamente estable, ¿no? Entonces, problemas que tiene esto, o sea, la ventaja que tiene es efectivamente el hecho de que el espectro es curioso. Ese fondo que le queda tiene un espectro curioso, difícil de explicar con astrofísica. Los…
Héctor Socas explica cómo la densidad y temperatura del universo temprano limitan la tasa a la que la materia oscura puede desintegrarse al chocar partículas.
Habla: Héctor SocasPalabras #4materia oscura colisión partículaépoca de recombinación materia oscura…obtiene de sección eficaz no encajan con los límites anteriores que se habían establecido. Que hay límites superiores que se determinan de galaxias enanas sobre todo y del fondo reliquia de materia oscura, o sea, el hecho de que al principio del universo la Densidad era mucho mayor y las temperaturas eran mucho mayores, nos pone límite a cuánto se desintegra la materia oscura al chocar una partícula con otra, porque si fuera mucho se habría desintegrado mucha más y no observaríamos la cantidad de materia oscura que observamos ahora. Entonces, la cantidad de materia oscura que observamos y que sabemos que había cuando en la época de recombinación nos pone cota sobre cuánto es la sección eficaz de colisión de las partículas de materia oscura. y claro, los valores que le salen aquí son un factor 10 más alto que esas cotas está por una parte eso y por otra parte lo que sacamos de las galaxias enanas, que aquí lo ha contado Nacho Trujillo alguna vez las galaxias enanas son laboratorios estupendos…
Héctor Socas continúa discutiendo sobre una señal detectada y su posible origen, enfatizando que aún no debe descartarse debido a la incertidumbre existente.
Habla: Héctor SocasSignificado #15 · Palabras #11desintegración materia oscuramasas excepciones eficacesdesintegración materia oscura navarro frank whiteaniquilación materia ante materia universogigaelectronvoltios señal antimateria…los límites superiores que ya tenemos. ¿Qué pasa? Que él lo que aduce, todo esto lo dice, lo pone en el paper, o sea, es bastante honesto en eso; dice esto no es compatible, está en tensión, dice; yo diría que está en discrepancia con las cotas superiores. Que ya tenemos. Aún así no hay que descartarlo, porque hay mucha incertidumbre y cuando uno tiene en cuenta las incertidumbres entonces se salva estas masas y estas excepciones eficaces, que en el fondo es cierto, porque esto depende de cómo sea la desintegración y no sabemos cómo es la desintegración de la materia oscura. Luego hay otras cosas, por ejemplo, esto se basa en que tú tienes que poner una cierta densidad en cada punto del cielo para calcular, para ajustar la desintegración de la materia oscura y esa densidad está tomada de un perfil que es una aproximación; por ejemplo si usas el Navarro Frank White, bueno eso es incierto, no sabemos exactamente cuánto de bueno es ese perfil. Y sobre todo, bueno pues sí, otra duda de mi lectura somera: nos puedes decir rápidamente si lo tienes en mente tal cómo descarta la posibilidad de que sea aniquilación materia ante materia; no entra en eso pero a mí se me ocurre como una posibilidad porque no hay suficiente antimateria en el universo, ¿no? Que sepamos, claro, pero mira, a lo mejor hay un pico. A ver, ¿la has dicho ya los gigaélectronvoltios de la señal? 20 gigaélectronvoltios. 20 gigaélectronvoltios. Es muy difícil que una electricación materia-antimateria, porque claro, cuando tú hablas de materia, estás hablando de materia bariónica o de antimateria bariónica, es decir, estás hablando básicamente de nucleones. Y los nucleones, que tienen una masa del…
Héctor Socas explica cómo la hipótesis de que el exceso de rayos gamma proviene de la desintegración de partículas de materia oscura asume que estas son partículas Majorana, que son sus propias antipartículas.
Habla: Héctor SocasSignificado #13 · Palabras #6aniquilación partículas materia oscurareliquia materia oscura bariónicaequilibrio termodinámico materia oscuracolisiones frecuentes universo primigenioexpansión del universo partículas materia oscuraseparación rápida partículas materia oscura…¿estamos contemplando también la materia oscura? ¿Puede haber antimateria oscura? Bueno, yo creo que con lo que hemos discutido aquí, el modelo; no sabemos cómo es la materia oscura, pero aquí estamos, y así lo conecto también con otra pregunta que había. Esta idea de que el exceso de rayos gamma venga de desintegración de partículas de materia oscura asume que son partículas de mayorana, que son su propia antipartícula también En esa situación, cuando yo decía que había cotas, ¿a cuánto sería su sección eficaz por la aniquilación que se hubiera producido al principio del universo? pues sí que se considera y lo que queda como materia oscura actual es la reliquia que igual que pasa con la materia bariónica que no se desintegró al principio del universo. Supuestamente estaría inicialmente en equilibrio termodinámico, habría colisiones frecuentes entre ellas porque era muy denso el universo primigenio y muy caliente, entonces las partículas iban muy rápido y estaban muy cerca unas de otras, entonces chocaban continuamente y se establecía un equilibrio térmico entre las que se desintegraban y las que aparecían hasta que llegó un momento que la expansión del universo el universo es tal que ya empieza a separarse más rápido de lo que las partículas pueden encontrarse y entonces a partir de ese momento se quedan congeladas las propiedades de la materia oscura que hubiera en ese momento. Hay que recordar que el concepto de antimateria surge en la teoría de Viral del Electrón y se aplica de forma natural a los fermiones pero no se aplica de manera natural a los bosones. Es decir, decir que el fotón es su propia antipartícula en rigor no tiene…
Francis Villatoro explica que, aunque la materia oscura se considera que no interactúa y tiene una presión cercana a cero, los modelos permiten aniquilaciones para observar señales como rayos gamma.
Habla: Francis VillatoroSignificado #10aniquilaciones materia oscura rayos gammapresión cero materia oscura cosmológicomodelos autointeracción materia oscura…ese tipo salvoarbitatorias nunca las podríamos observar y en ese proceso el más natural es la aniquilación entre comillas partícula antipartícula asociada a esas partículas de potenciales de materia oscura porque nos da de manera natural partículas del modelo estándar que podemos observar, pero eso yo digo son vértices que estamos poniendo ahí. Una autointeracción desde el punto de vista cosmológico: la materia oscura la consideramos que no interacciona, es materia de presión cero y bueno, eso significa que su autointeracción es extremadamente pequeña. Y aún siendo extremadamente pequeña permitimos que haya aniquilaciones porque nos gusta que podamos tener ahí señales tipo estos rayos gamma y estas movidas asociadas a materia oscura, pero son cosas difíciles de sostener en muchos modelos. Vale, y ya para terminar, hay una de Cristina Hernández que de hecho ya la preguntó la semana pasada y no nos dio tiempo de responderla, pero estuve buscando un poco algunos datos que me parecen interesantes. Pregunta: en una explosión de supernova B, B…