En un esfuerzo por descubrir algunos de los mayores misterios del universo, un equipo internacional de investigadores ha desarrollado el detector más grande de partículas físicas basado en el espacio. Conocido como el Espectrómetro Magnético Alfa (AMS-02), estudiará el universo y sus orígenes mediante la búsqueda de materia oscura y de antimateria, así como por la medición de la composición de los rayos cósmicos con mayor precisión que cualquier otro dispositivo anterior.

"No hay nada que se le parezca", afirma Trent Martin, responsable de proyecto de la NASA para el detector, que está siendo construido por 56 instituciones en 16 países y patrocinado por el Departamento de Energía de EE.UU. El responsable de la colaboración AMS-02 es el Premio Nobel de 1976, Samuel Ting, quien también es profesor de física en el MIT. Está planificado que el espectrómetro vuele a la Estación Espacial Internacional en la misión final del transbordador espacial, prevista para febrero. Se adjuntará a la parte exterior de la estación espacial y capturará aproximadamente siete gigabytes de datos por segundo. Esos datos serán enviados a una estación terrestre para su análisis.

El núcleo del espectrómetro es su imán con forma de rosquilla de un metro de diámetro. En su centro hay ocho detectores individuales. El imán atrae las partículas, inclinándolas en una dirección que corresponde a su carga. Entonces, los nuevos instrumentos del centro pueden medir diferentes aspectos de las partículas, tales como su trayectoria, masa, velocidad y energía. El AMS-02 también dispone de un “anticontra" que rechaza las partículas que entran en el ángulo equivocado; un rastreador de estrellas y de un GPS para un exacto posicionamiento y orientación; y más de 650 microprocesadores para transformar las señales de los detectores en información digital para que la analicen los ordenadores en tierra.

El único experimento actual basado en el espacio parecido al AMS-02 es el Pamela, un detector de rayos cósmicos y de materia oscura lanzado por Rusia e Italia en 2007. El Pamela es mucho más pequeño y menos sensible que el AMS-02, indica Roberto Battiston, profesor de física de la Universidad de Perugia y del Instituto Nacional de Física Nuclear en Perugia, Italia, y portavoz adjunto del AMS-02. El nuevo espectrómetro pesa 7.000 kilogramos y mide más de 4,5 metros de ancho y también de altura. "Al Pamela le tomaría un año tratar de detectar la misma cantidad de datos que el nuevo detector puede recoger en uno o dos días", afirma Battiston.

El espectrómetro examinará la naturaleza de lo que constituye casi el 25 por ciento del universo--la materia oscura, cuya existencia se infiere de sus efectos gravitacionales sobre los objetos visibles. "El AMS puede representar la primera forma con la que llegaremos a entendemos la naturaleza de la materia oscura porque no hay otro detector a esta escala con esta cantidad de precisión", señala Steve Nahn, profesor asociado de física del MIT.

El nuevo espectrómetro también buscará pistas sobre los albores del universo mediante la caza de antimateria, el gemelo misterioso de la materia. (Piense que los protones y los electrones tienen partículas gemelas con la misma cantidad de masa, pero cargas eléctricas opuestas. Se sabe que tales "antipartículas" existen, y pueden ser creadas en colisionadores de partículas en la Tierra, pero la comprensión de la cantidad de antimateria existente actualmente en el universo sería crucial para entender el Big Bang.) Por último, el espectrómetro estudiará la composición y distribución de los rayos cósmicos con mayor precisión que anteriormente, indica Martin. Cuando el AMS-02 esté en el espacio, podrá medir rayos de luz que de otro modo serían absorbidos por la atmósfera.

El único detector con más potencia que el AMS-02 es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), un acelerador de partículas instalado en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés). Está siendo usado para el experimento de física más grande jamás realizado. Tanto el Colisionador de Hadrones como el AMS-02 fueron construidos en el CERN, pero el AMS-02 estudiará la materia oscura del cielo de una manera que el LHC no puede, y descubrirá cosas acerca de la composición de nuestro universo de una manera que no puede ser reproducida en el laboratorio, afirma Battiston.

"Hace cien años la gente no entendía los electrones, así que comenzaron a hacer experimentos, y actualmente disponemos de teléfonos móviles, ordenadores, y millones de transistores", explica Nahn. "Por lo tanto, ¿vale la pena averiguar de qué está hecho el universo? Por supuesto."