El CERN avanza para entender por qué hay más materia que antimateria en el universo
- La asimetría se ha observado en la partícula subatómica barión, que es la mayor parte de la materia del universo observable
- Este descubrimiento supone una nueva etapa en la comprensión de diferencias entre materia y antimateria
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Los modelos cosmológicos sugieren que en el Big Bang se creó la misma cantidad de materia y antimateria, pero la primera parece dominar ahora en el universo. Ahora, un nuevo resultado experimental, publicado en la revista Nature, abre vías para intentar entender ese desequilibrio.
El Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) aloja el experimento LHCb, que investiga, entre otros fenómenos, las ligeras diferencias entre materia y antimateria.
En un nuevo resultado de ese experimento, realizado en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN en Suiza, se ha observado una asimetría entre materia y antimateria. La novedad es que se ha visto en un tipo de partícula subatómica llamada barión (los neutrones y protones lo son), que constituye la mayor parte de la materia del universo observable.
La colaboración LHCb, con más de 1.800 miembros de instituciones en 24 países y con importante participación española, presenta resultados que suponen una nueva etapa en la comprensión de las diferencias sutiles, pero profundas, entre materia y antimateria.
Creadas en igual proporción
Según ha explicado la coordinadora adjunta de física del LHCb, María Vieites, en el Big Bang, materia y antimateria se crearon en igual proporción, tal y como recoge la teoría más aceptada, ambas en un equilibrio que no habría permitido que se formara el universo conocido.
Además, el Modelo Estándar de Física de Partículas predice que hay algunas diferencias entre materia y antimateria, "si no las hubiese no podíamos explicar por qué estamos aquí". Una cierta asimetría que es muy pequeña y "no llega para explicar la gran dominancia de la materia".
La asimetría ahora observada en los bariones es un ejemplo del efecto conocido como violación de la simetría carga-paridad (CP), que se refiere a que los fenómenos ocurren de igual forma si las partículas se convierten en sus correspondientes antipartículas. El desequilibrio entre la cantidad de materia y de antimateria se cree que se debe a diferencias en el comportamiento de ambas, es decir, una violación de la simetría carga-paridad.
Ese efecto ya había sido predicho por el Modelo Estándar y en los años sesenta se observó en mesones, un tipo de partícula subatómica, que está compuesta por un cuark y un anticuark. Sin embargo, en los bariones, formados por tres cuarks, solo se habían visto indicios de ese fenómeno, pero sin verificarse experimentalmente, hasta ahora.
"Una teoría incompleta"
Este descubrimiento abre vías para explicar la disposición de las partículas elementales que componen la materia en el Modelo Estándar de la Física de Partículas y para entender por qué, al parecer, la materia prevaleció sobre la antimateria tras el Big Bang.
Aunque esta violación de la simetría CP estaba prevista y no resuelve por sí sola el desequilibrio materia-antimateria, descubrir de forma experimentalmente sus detalles ofrece pistas importantes, lo que abre oportunidades para nuevos estudios teóricos y experimentales sobre su naturaleza, dicen los investigadores.
Estos resultados pueden allanar el camino en la búsqueda de física más allá del Modelo Estándar, el cual ofrece el marco más completo para explicar el universo que conocemos y sus componentes elementales.
Es "una teoría muy eficiente, pero sabemos que está incompleta", ha expresado Vieites. El trabajo también es importante para la comunidad científica por la capacidad de medición y de análisis de datos. La diferencia entre materia y antimateria en los bariones es "tan pequeña que hay que medir con una gran precisión, ese es el quid de la de la cuestión, ser capaces de hacer un análisis tan preciso".
La investigación se hizo a partir de millones de datos recogidos entre 2011 y 2018, de los que se acabaron seleccionando unos 80.000, indicó Vieites. Asimismo, ha añadido que el LHCb, el experimento usado para este estudio, es una máquina de 20 metros de largo y 6 de alto, y 8 de ancho, lo que equivale al volumen de un edificio de dos plantas.
