El Telescopio Fermi podría detectar el bosón de Higgs antes que el LHC


La evidencia del famoso bosón del Higgs podría proceder del espacio. En ese caso un telescopio espacial podría adelantar al acelerador LHC en su búsqueda de esta escurridiza partícula.

El Telescopio Fermi de la NASA, fue lanzado el pasado año para detectar rayos gamma. Una fuente esperada de rayos gamma es la aniquilación mutua de materia oscura de nuestra Galaxia. Mientras que la naturaleza de la materia oscura, que constituye el 90% de la materia del universo, es desconocida, los físicos creen que está formada por partículas de interacción débil, o WIPS por sus siglas en inglés.

Las WIMPs aparecen en muchas teorías. Tim Tait de la Universiad de California, Irvine, y sus colegas analizaron las WIMPs que muestran los conocidos modelos de Randall-Sundrum de espacio-tiempo. Estos modelos proponen una cuarta dimensión al espacio que está rizada de forma que sea indetectable, lo que explica que sea varios órdenes de magnitud más débil que otras fuerzas fundamentales de la naturaleza.

Las partículas de materia oscura en estos modelos pueden aniquilarse y producir un flujo de partículas secundarias. Dos WIMPs, cada una con una masa de entre 50 y 200 gigaelectrónvoltios, pueden aniquilarse en dos fotones sin masa de rayos gamma, la energía de cada una equivale a la masa de una WIMP. También las WIMPs pueden producir un fotón y una partícula masiva.

Measuring gamma rays at the centre of the galaxy may point to the elusive Higgs boson (Image: NASA)

Según los investigadores, una de estas partículas masivas podría ser el bosón de Higgs, la partícula que se cree que dota de masa a las demás partículas elementales con masa. “Si hubiera una una fuerte conexión entre la física de materia oscura y la física de generación de masas, estas partículas de materia oscura probablemente interactuarían con el bosón de Higgs”, explica Tait.

Si este fuera el caso, el estudio del cielo, en dirección al centro galáctico, dónde las partículas de materia oscura se supone que están concentradas, debería verse rayos gamma en picos de ciertas energías. La expectación de la teoría estándar es que sólo se vea un solo pico, explica Tait. “Estamos prediciendo que podría haber un bosque entero.”

Si Fermi ve estas huellas en el futuro, entonces en teoría habrá detectado a Higgs antes que el LHC, que todavía está a años de un descubrimiento semejante. “Fermi tiene muy buenas cartas para encontrar el bosón de Higgs si este modelo es cierto”, añade Tait.

Los picos de rayos gamma podrían ser detectados por telescopios en tierra como VERITAS en el sur de Arizona o HESS en Namibia.

Dan Hooper de Fermilab en Batavia, Illinois, rival del LHC en la búsqueda del bosón de Higgs, dice que el modelo utilizado por el equipo de Tait es exótico pero no imposible. “Fermi es el tipo de experimento que nos gustaría usar para buscar ese tipo de huella”, comenta Hooper. “Si tienen suerte, y este tipo de candidata a materia oscura existe, entonces podría medirá las masas tanto de la materia oscura como de Higgs.”

El telescopio Fermi ya ha tomado algunas medidas de rayos gamma del centro de nuestra Galaxia, pero hasta ahora sólo ha sido utilizado para poner límites sobre cuánta materia oscura podría haber ahí, comenta Elliott Bloom del equipo de colaboración con Fermi en el SLAC National Accelerator Laboratory in Menlo, California. “Vamos sólo a intentar deshacer este enredo a ver que pasa.”

Fuente http://www.odiseacosmica.com/

http://www.newscientist.com/article/mg20427384.100-higgs-in-space-orbiting-telescope-could-beat-the-lhc.html

El Telescopio Fermi o Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi (previamente conocido como ‘GLAST’) es un observatorio espacial que se emplea para hacer astronomía de rayos gamma de alta energía. Su nombre honra al físico italiano Enrico Fermi.

El telescopio espacial Fermi tras su llegada a Cabo Cañaveral en 2008Fermi sigue una órbita circular baja (550 km de altura) con un periodo de 95 minutos. En su modo habitual de operación, los instrumentos apuntan en dirección opuesta a la de la Tierra. Un ligero balanceo, combinado con la rápida órbita, le permite cubrir todo el cielo de forma uniforme varias veces al día.

El instrumento principal de Fermi es el telescopio de gran área (‘Large Area Telescope’) LAT, con el que se está mapeando todo el cielo en busca de fenómenos astrofísicos como núcleos activos de galaxia, púlsares o restos de supernova. LAT detecta el rayo gamma mediante una reacción de producción de un par electrón-positrón. La dirección de este par, de la que luego se extrae la del rayo gamma incidente, se mide en un detector de silicio (un “tracker”). La energía del par se mide después en un calorímetro de yoduro de cesio. El rango de energía de los rayos gamma a los que es sensible LAT es de 30 mega-electronvoltios (30 MeV) a 300 giga-electronvoltios (300 GeV). Su campo visual es de aproximadamente un 20% del cielo.

El segundo instrumento a bordo de Fermi se llama GBM (Gamma-ray Burst Monitor) y se emplea sólo para detectar brotes de rayos gamma en rayos X.

Fermi fue lanzado el 11 de Junio de 2008 a bordo de un cohete Delta II. La misión está financiada por la NASA, el Departamento Americano de Energía (DOE) y agencias de financiación de Francia, Alemania, Italia, Japón y Suecia.

El Telescopio Espacial de Gran Área de Fermi explora el cielo completo cada tres horas cuando funciona bajo el “modo de reconocimiento”, tarea que ocupará la mayor parte del tiempo de observación del telescopio durante su primer año de operaciones. Estas fotografías instantáneas permiten a los científicos monitorear cambios rápidos en las características del violento universo de rayos gamma. El telescopio es sensible a los fotones con energías que varían en un rango de 20 MeV (Megaelectronvoltios) hasta por encima de 300 GeV (Gigaelectronvoltios). El límite más alto de este rango, el cual corresponde a energías que son 5 millones de veces más grandes que los rayos X dentales, está muy poco explorado.

El instrumento secundario de la nave espacial, el GBM, identificó 31 explosiones conocidas como erupciones de rayos gamma solamente durante su primer mes de operaciones. Estas explosiones de alta energía ocurren cuando las estrellas masivas mueren o cuando las estrellas de neutrones que están orbitando se mueven juntas en forma de espiral y se fusionan.

El GBM es sensible a rayos gamma menos energéticos que el Telescopio Espacial de Gran Área, lo cual ofrece una visión complementaria del extenso espectro de rayos gamma. Trabajando juntos, los dos instrumentos pueden finalmente desentrañar algunos de los más enredados misterios de las erupciones de rayos gamma.

http://ciencia.nasa.gov
http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/brightest-blazar.html

La misión Fermi, de la NASA, es una asociación de astrofísica y física de partículas, desarrollada en colaboración con el Departamento de Energía de Estados Unidos, junto con importantes contribuciones de instituciones académicas y socios en Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y Estados Unidos.

The Standard Model of Particle Physics

The Standard Model of Particle Physics is a theory of three of the four known fundamental interactions and the elementary particles that take part in these interactions.

These particles make up all visible matter in the universe. At the broadest level, the elementary particles are divided into three groups

Matter Particles
Gauge Fields (or Force carriers)
The Higgs Boson

Every high energy physics experiment carried out since the mid-20th century has eventually yielded findings consistent with the Standard Model. Still, the Standard Model falls short of being a complete theory of fundamental interactions because it does not include gravitation, dark matter, or dark energy. It is not quite a complete description of leptons either, because it does not describe nonzero neutrino masses, although simple natural extensions do.

At present, matter and energy are best understood in terms of the kinematics and interactions of elementary particles. To date, physics has reduced the laws governing the behavior and interaction of all known forms of matter and energy, to a small set of fundamental laws and theories. A major goal of physics is to find the “common ground” that would unite all of these theories into one integrated theory of everything, of which all the other known laws would be special cases, and from which the behavior of all matter and energy could be derived.

The Standard Model groups two major extant theories — quantum electroweak and quantum chromodynamics — into an internally consistent theory describing the interactions between all experimentally observed particles. The Standard Model describes each type of particle in terms of a mathematical field, via quantum field theory.

The Standard Model includes 12 elementary particles of spin 1⁄2 known as Fermions. According to the spin-statistics theorem, fermions respect the Pauli Exclusion Principle.

Each fermion has a corresponding antiparticle.
The fermions of the Standard Model are classified according to how they interact (or equivalently, by whatcharges they carry). There are six quarks (up, down,charm, strange, top, bottom), and six leptons (electron,electron neutrino, muon, muon neutrino, tauon, tauon neutrino). Pairs from each classification are grouped together to form a generation, with corresponding particles exhibiting similar physical behavior.

Supersymmetry, Extra Dimensions and the Origin of Mass

“Supersymmetry, Extra Dimensions and the Origin of Mass: Exploring the Nature of the Universe Using PetaScale Data Analysis”

The Large Hadron Collider (LHC), scheduled to begin operation in Summer 2008, will collide protons at energies not accessible since the time of the early Universe. The study of the reactions produced at the LHC has the potential to revolutionize our understanding of the most fundamental forces in nature. The ATLAS experiment, currently being installed at the LHC, is designed to detect collisions at the LHC, to collect the relevant data and to provide a unified framework for the reconstruction and analysis of these data. This talk…

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