10/04/2013 - Primeros resultados del detector situado en la Estación Espacial Internacional

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El detector AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) es el detector de física de partículas más potente y sensible operado en el espacio hasta la fecha. El detector AMS está situado en el exterior de la Estación Espacial Internacional (ISS) y, desde su instalación el 19 de mayo de 2011 hasta el presente, ha medido más de 30.000 millones de rayos cósmicos en el rango de energías de 0.5 GeV a 1000 GeV. Este es el primer resultado de física que se publica desde su lanzamiento., resultados publicados en la revista Physical Review Letters.

El objeto de esta primera publicación es la medida de la fracción de positrones en el flujo de rayos cósmicos.  En las últimas décadas, ha habido un especial interés por parte de los físicos de partículas y astrofísicos en esta medida. Mediante el estudio del comportamiento de cualquier exceso de positrones en todo el rango energético puede obtenerse una mejor comprensión de su origen, ya sea éste el producto de interacciones de partículas constituyentes de la materia oscura o partículas emitidas por objetos astrofísicos estándar.

Los electrones y positrones constituyen una pequeña fracción de la radiación cósmica existente y su identificación requiere de medidas redundantes de instrumentos de alta precisión como los que equipan el detector AMS. Durante los primeros 18 meses de operación en el espacio, desde el 19 de mayo de 2011 al 10 de diciembre de 2012, los miembros de la Colaboración AMS han analizado 25 000 millones de rayos cósmicos.  De estos, un número sin precedentes, 6,8 millones, fueron identificados claramente como electrones y positrones, su homólogo de antimateria. El estudio y análisis de estas partículas, cubriendo un rango de energías entre 0.5 y 350 GeV, exhibe un claro exceso en el flujo de positrones en los rayos cósmicos para energías superiores a 10 GeV. La figura 2 muestra los resultados de AMS comparados con medidas anteriores.

Las medidas de AMS han sido analizadas utilizando varios modelos fenomenológicos, uno de los cuales se describe en la publicación. Del análisis realizado se concluye que los resultados están en muy buen acuerdo con que el flujo de electrones y positrones observado sea la suma de una componente difusa estándar y una componente extra común para ambos tipos de partículas. Una parte significativa de los electrones y positrones  de alta energía procederían de una fuente común.

El experimento AMS es una colaboración internacional liderada por el Premio Nobel de Física S.C.C. Ting del Massachusetts Institute of Technology (MIT) en la que participan alrededor de 600 científicos de más de 60 institutos europeos, americanos y asiáticos. En España, hay dos institutos participando en AMS: el CIEMAT y el IAC (Instituto Astrofísico de Canarias).

La participación del CIEMAT en el Proyecto AMS, se inició en 1997 y, en la actualidad, se realiza a través de la División de Astrofísica de Partículas del Departamento de Investigación Básica. En el proyecto participa además personal del Laboratorio de Electrónica y Automática y de la Unidad de Superconductividad del Departamento de Tecnología. La Unidad de Fabricación y Apoyo a I+D del CIEMAT ha participado en la construcción de útiles, prototipos y armarios de electrónica. El proyecto se ha realizado en colaboración con varias empresas de ingeniería y de electrónica espacial externas al CIEMAT, en especial con la empresa CRISA.

La participación del CIEMAT en el Experimento se ha centrado en el diseño y construcción del Detector de Radiación Cerenkov (RICH), que ha sido ensamblado en una sala limpia del CIEMAT, en la fabricación de la electrónica del Imán Superconductor y en el desarrollo de paquetes de software para la reconstrucción de partículas. Actualmente los miembros del grupo del CIEMAT son los responsables del mantenimiento y operación del RICH y tienen una activa participación en el análisis de los datos.

La participación del CIEMAT se ha desarrollado, desde su origen, en base a financiación procedente de los Presupuestos generales del CIEMAT y subvenciones solicitadas al Programa Nacional de Física de Partículas y Grandes Aceleradores (FPGA), al Programa Nacional de Espacio (PNE) y al Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN).

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CIEMAT

Crédito imagen NASA: Vista del detector AMS tras su instalación en la Estación Espacial Internacional (ISS), a 400 Km de altura.

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