Un experimento explica por qué la materia sobrevivió luego del Big Bang

Una ecuación escrita en 1928 por el físico Paul Dirac cambió nuestra manera de entender el universo. Dicha ecuación, que combina la mecánica cuántica con la relatividad, explica el comportamiento de un electrón y tiene dos soluciones: una positiva y otra negativa. A partir de ahí, Dirac interpretó que si es que existía un electrón, con carga negativa, También debía de existir un positrón, una partícula idéntica No obstante con carga positiva. En verdad, sugirió que tenía que existir una antipartícula para cada partícula, con cargas opuestas, y Así nació, poco a poco, el concepto de materia y de antimateria. Sabemos que en el instante la materia y la antimateria entran en contacto se convierten en energía, tal Al afín que describe la famosa ecuación de Einstein (E=mc^2). El fondo cósmico de microondas, un eco del Big Bang que pueden advertir los telescopios, sugiere que Así se dirigió En medio un tiempo, y que en el horario el universo estaba naciendo materia y antimateria se aniquilaron. Si es que ambas hubieran estado distribuidas También y en La misma volumen, El jornada de hoy no estaríamos aquí: el universo estaría vacío y Sólo habría radiación. De ahí que, los científicos consideran que nuestra existencia se tiene que a una pequeña diferencia entre materia y antimateria: semeja ser que la 2da se degradó más rápido que la 1era. Entender por qué es uno de los misterios más profundos de la Física. Este miércoles, un estudio publicado en la portada de la revista «Nature» ha dado un paso adelante en la investigación de este misterio. Un consorcio de 500 científicos de 12 instituciones ha sacado a la luz los resultados del experimento T2K (Tokai to Kamioka), un ambicioso proyecto que lanza neutrinos A partir de la ciudad de Tokai, en Japón, hasta un detector situado en Kamioka, a 295 kilómetros de distancia. Sus resultados han sugerido que los neutrinos y los antineutrinos no se comportan de exactamente la misma forma, lo que señala que estas partículas podrían estar detrás del desequilibrio entre materia y antimateria que tan enigmático resulta. Una feliz casualidad
«Que existamos Debido a un pequeño desequilibrio es verdaderamente una idea muy interesante», ha explicado a ABC Thorsten Lux, coautor del trabajo y científico en el Instituto de Física de Altas Energías en Barna. «Desde los años sesenta los físicos tratan de entender los procesos que causan esta asimetría. Luego se observó este efecto en los quarks, los constituyentes de protones y neutrones, Pero su contribución es demasiado chiquita De exactamente la misma forma que para explicar la cantidad de materia en el universo, De esta forma que se concluyó que tenía haber otros procesos», ha relatado. Según otros modelos, otra de las opciones es que esta asimetría entre materia y antimateria pueda explicarse Gracias a los leptones, entre los cuales están los electrones y los neutrinos. De esta manera, Lux ha subrayado: «Nuestro estudio es la primera indicación esencial de que este modelo es correcto y que ésta podría ser la contribución dominante a la asimetría materia/antimateria en el universo». La respuesta, en los fantasmales neutrinos
Esta indicación procede de los neutrinos. Son partículas muy ligeras que viajan a la velocidad de la luz y que son generados en el Sol, en supernovas u otras fuentes. En contraste a otras partículas, son auténticos proyectiles fantasmales que nos atraviesan sin que nos demos cuenta (en números de billones casa 2do), pues Solo muy rara vez interaccionan con los núcleos de los átomos (lo están haciendo Durante la interacción electrodébil, una de las cuatro fundamentales). Por suerte para los científicos, En el momento en que los neutrinos interaccionan con los nucleos liberan fotones que los detectores pueden atraer. Estos neutrinos tienen, que se sepa, tres sabores (que se llaman muón, electrón y tau), entre los que «oscilan» a medida que van viajando (descubrir esto viajó premiado con el Nobel de Física en 2015). Porque bien, los científicos estudian estos cambios de sabor tanto en neutrinos Del mismo modo que antineutrinos para averiguar si es que ocurren con exactamente la misma probabilidad o bien no. Si es que no fuese Así, obtendrían un indicio que podría ayudar a explicar por qué Hoy el universo está compuesto de materia y no de antimateria. En El país nipón hay unas instalaciones impresionantes tratando de resolver a esta pregunta. En la ciudad de Tokai, cerquita de la costa oriental del El país japonés, hay un acelerador (el J-PARC) capaz de lanzar un haz de neutrinos, o bien de antineutrinos, hasta el otro extremo del país, en la ciudad de Kamioka, a 295 kilómetros de distancia. Allí hay un gigantesco detector de neutrinos, el SuperKamiokande (SuperK), capaz de decirnos de qué manera van cambiando los sabores de estas partículas y antipartículas. Este detector consiste en un tanque de 50.000 toneladas de agua ultrapura forrado por 13.000 fotosensores, y ubicado a un km bajo parte superficial. Para generar estos neutrinos, el J-PARC lanza haces de protones en contra de un blanco de grafito, lo cual desencadena unas partículas que son encauzadas con imanes, y que terminan decayendo en neutrinos (entre otras cosas). La forma Al semejante que son producidos facilita que estos oscilen Tras recorrer unos 295 kilómetros, de ahí la distancia a la que está el detector SuperK. Pese a que se generan billones de partículas por 2do en el haz, las interactúes entre neutrinos y núcleos de átomos de agua son tan extrañas que Sólo se pueden descubrir las colisiones en un puñado de ocasiones. Ahora de una década de trabajo, los investigadores apenas han podido rastrear 90 neutrinos electrónicos y 15 antineutrinos electrónicos. De ahí la dificultad de poder extraer conclusiones significativas, a nivel estadístico. De ahí que, Luis Labarga, coautor del trabajo e estudioso en la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), ha resaltado que esta vez lo más relevante es «haber visto indicios de que existe un comportamiento diferente entre neutrinos y antineutrinos», Sin embargo no se ha logrado lograr una evidencia. De hecho, los autores han presentado datos que permiten afirmar que la probabilidad de que lo observado no sea fruto de un error es del 95%. Pero todavía falta más data para llegar al nivel de la evidencia, que necesita que esta probabilidad sea del 99,7%. La importancia de la asimetría
En todo caso, los resultados «son prometedores», Conforme Labarga. Los indicios apuntan a que los neutrinos muónicos cambian de sabor (hacia neutrinos electrónicos) a un ritmo mayor de lo que lo hacen los antineutrinos muónicos (a antineutrinos electrónicos), y a que esta diferencia es notable. Estas distintos tasas de repuesto entre sabores, Conforme se trate de neutrinos o bien antineutrinos, es una violación de la simetría carga-partícula (CP), un principio por el cual la física de partículas y antipartículas tendría que de ser La misma. Sabemos que no es Así, por el hecho de que existimos y no hay antimateria, No obstante en seguida hay que averiguar por qué y poder demostrarlo con números. ¿Qué desencadena esta violación de la simetría CP? «Los resultados indican duramente que los neutrinos muestran una violación CP y que, por tanto, contribuirían a la asimetría entre la materia y la antimateria en el universo», ha resumido Thorsten Lux. «Sin embargo, es demasiado pronto para terminar que esto baste para explicar toda la asimetría. Para esto, hace falta hacer medidas más precisas». Estas medidas más precisas llegarán en cinco o seis años, con el permiso del coronavirus. Y en una década estará listo el detector HyperKamiokande, que podrá hallar del orden de 20 veces más de estos «choques» entre neutrinos y átomos de agua. Paralelamente a este, en USA se prepara También otro detector de siguiente generación, el DUNE. Indudablemente, los neutrinos se encontrarán en el centro de los focos los cercanos años.