Como la materia superó a la antimateria en los primeros momentos tras el Big Bang


Menos de una billonésima de segundo después del Big Bang, otro acontecimiento tumultuoso sucedió. Aunque  la materia y la antimateria nacieron a partes iguales, la materia comenzó a dominar. Las causas del por qué son aún desconocidas.

Los físicos ahora han descubierto una nueva pista sobre la causa del desequilibrio fortuita, lo que condujo a la existencia de galaxias, los planetas y las personas.

El nuevo resultado se basa en ocho años de estudio de la descomposición de miles de millones de partículas de corta vida, llamados mesones B, que se producen durante las colisiones de alta energía en el colisionador del Fermi National Accelerator Laboratory de partículas Tevatron en Batavia, científicos  del llamado experimento DZero, han encontrado indicios de que cuando se desintegran los mesones B, producen alrededor de 1 por ciento más de pares de muones (una versión pesada del electrón) que pares de la antipartícula del muón, el antimuón. Los físicos se refieren al fenómeno como violación CP.

El desequilibrio, informó en un seminario del Fermilab el 14 de mayo podría servir para comprender cómo la materia finalmente superó la antimateria en el universo. También aumenta las posibilidades de que el Gran Colisionador de Hadrones, que recientemente sustituyó al Tevatron como el acelerador de partículas más grande del mundo, descubrirá nuevas partículas elementales.

Aunque pequeño, el superávit del 1 por ciento es 50 veces mayor que la asimetría entre materia y antimateria  prevista para los mesones B por el modelo estándar de física de partículas.

“Fue una situación asombrosa”, dijo Soldner Rembold  a principios de mayo cuando él y sus 500 colaboradores del experimento DZero dieron cuenta de lo que habían descubierto. “Estamos muy contentos porque significa que hay una nueva física más allá del modelo estándar que tiene que estar a nuestro alcance para la asimetría que ser tan grande.”

“Aunque hay una probabilidad de menos del 0,1 por ciento de que los resultados son DZero sean un mero golpe de suerte, por las normas de la física de partículas, los resultados deben considerarse como indicios  que aún debe ser confirmada.“, advierte el físico teórico de la Universidad de Cornell, Yuval Grossman. Los resultados de DZero muestran una asimetría en la producción de materia-antimateria ya descubierta hace un año por otro experimento en el Tevatron, llamado MID, pero los nuevos resultados tienen una certeza mucho mayor.

Las teorías que podrían explicar las observaciones DZero incluyen la supersimetría, que supone que cada partícula elemental tiene su propio compañero más pesado, señala el teórico del Fermilab Marcela Carena, quien no es miembro del equipo descubridor . Otras teoría posible,  sería un modelo en el que la gravedad y otras fuerzas operaran en otras dimensiones, y la idea de que hay una partícula (aún por descubrir) adicional de la familia de los quarks, los bloques de construcción de los núcleos atómicos.

En los modelos con una familia de cuatro tipos de quarks , la presencia de nuevos quarks,  y su interacción con las tres familias conocidas podrían dar lugar a un desequilibrio mayor entre materia y antimateria a la que describe modelo estándar.

En la teoría de la supersimetría, ciertas superparejas pesadas de partículas jugarían un papel similar a la de los quarks pesados en la creación de las interacciones que  favorecerían la producción de la materia sobre la antimateria.

Y en teorías con dimensiones extra,  cabría la posibilidad de partículas que se moverían en dimensiones ocultas. Estas compañías invisibles, podrían alterar la carga y la propiedad de otra de las partículas elementales, causando el desequilibrio adicional entre materia y antimateria.

“Sin embargo, es difícil encontrar una teoría que puede generar esta

asimetría sin contradecir otros resultados experimentales”, añade Carena.

Ulrich Nierste de la Universidad de Karlsruhe en Alemania da una nota de advertencia ante esta posibilidad. “La conexión del resultado DZero al excedente de la materia sobre la antimateria en el universo es todavía débil”, dice. “Si bien el resultado de DZero insinúa una nueva fuente de la asimetría en las propiedades de los mesones B  y su antipartícula, los procesos que crearon más partículas que antipartículas en el universo primitivo podría haber involucrado un mecanismo físico muy diferente”.

“Sin embargo, afirma Carena, una nueva fuente de asimetría es necesaria para explicar el desequilibrio materia-antimateria en el universo y por lo tanto, nuestra existencia.” Y para cualquiera de los modelos propuestos, “el Gran Colisionador de Hadrones debe tener una ventana directa a observar nuevos partículas “, agrega.

Experimentos más pequeños en el colisionador, diseñado para examinar los mesones B, podrían confirmar los resultados del equipo DZero dentro de uno o dos años. Experimentos más grande en el colisionador podrían hallar nuevas partículas que podrían ser la fuente del desequilibrio cósmico de la materia y la antimateria y determinar sus masas.

Autor: Ron Cowen

Fuente Original: Matters beats out antimatter in experimental echo of creation.

Para saber más: Antimateria.  Física de partículas. Acceso online al archivo del experimento (Eng)

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