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Un siglo después de su descubrimiento, los rayos cósmicos —partículas de energía extrema que provienen de los confines del universo— siguen siendo uno de los mayores misterios de la astrofísica. Sin embargo, un equipo internacional de astrofísicos utilizando datos del satélite DAMPE (Dark Matter Particle Explorer), ha logrado un avance histórico al identificar una característica universal en estas partículas, lo que podría ayudar a descifrar su origen. El satélite DAMPE, de la Academia China de Ciencias fue lanzado en diciembre de 2015 con los objetivos de buscar y estudiar partículas de materia oscura, asi como estudiar el origen y mecanismos de propagación de los rayos cósmicos; a día de hoy, este observatorio continúa en operación y se espera que continúe aportando datos valiosos para la comunidad científica internacional.
Los rayos cósmicos son las partículas más energéticas observadas en el universo, con energías que superan con creces las alcanzadas por los aceleradores de partículas terrestres. Se cree que su origen está vinculado a fenómenos astrofísicos extremos, como supernovas, chorros de agujeros negros o púlsares. Sin embargo, hasta ahora, los mecanismos exactos de su formación y propagación continúan sin resolverse completamente.
Los resultados, publicados en la prestigiosa revista Nature, revelan que, para todos los núcleos de rayos cósmicos primarios estudiados —desde protones hasta núcleos de hierro—, existe un punto de inflexión en su espectro de energía. Este fenómeno, conocido como “ablandamiento espectral”, muestra que el número de partículas disminuye de manera más acelerada más allá de un valor crítico de rigidez (aproximadamente 15 teraelectronvoltios). La rigidez mide la resistencia de la trayectoria de una partícula a un campo magnético.
Este descubrimiento descarta con un 99,999% de confianza los modelos alternativos que sugerían que la energía por nucleón (energía dividida por el número de nucleones en la partícula) era el factor clave. En su lugar, los datos apoyan fuertemente la teoría de que la aceleración y el transporte de los rayos cósmicos dependen de su rigidez, un parámetro directamente relacionado con su carga eléctrica.
En este estudio, el equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE), liderado por los profesores Xin Wu y Andrii Tykhonov, jugó un papel central en este avance. Contribuyeron con:
- El desarrollo de técnicas de inteligencia artificial para reconstruir los eventos detectados.
- Mediciones clave de los flujos de protones, helio y carbono.
- El diseño de uno de los subdetectores principales de DAMPE, el Silicon-Tungsten Tracker (STK), esencial para la reconstrucción precisa de las trayectorias de las partículas y la medición de su cargaunige.ch.
Este hallazgo proporciona nuevas restricciones experimentales para los modelos de aceleración en fuentes astrofísicas y el transporte de partículas en el medio interestelar. Según los investigadores, abre la puerta a una descripción más precisa de las poblaciones de partículas de alta energía en nuestra galaxia, acercándonos a una comprensión integral de uno de los fenómenos más enigmáticos del cosmos.
Referencias
1.- The DAMPE Collaboration. Charge-dependent spectral softenings of primary cosmic rays below the knee. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10472-0
2.- Universidad de Ginebra. Portal web. 30 de abril de 2026. The DAMPE satellite sheds light on the origin of cosmic rays. Disponible en: https://www.unige.ch/medias/en/2026/le-satellite-dampe-eclaire-lorigine-des-rayons-cosmiques