Existimos gracias a un error. O mejor dicho, por una pequeña imperfección. ¿No es poético pensar que todo lo que conocemos (desde las estrellas hasta las montañas, desde los perros hasta los sándwiches de jamón) está aquí porque algo entre la materia y la antimateria no funcionó como se esperaba? Sin embargo, eso es exactamente lo que los científicos del CERN Nos lo pretenden demostrar con una obstinación casi conmovedora.
El último capítulo de esta investigación proviene de La Thuile, en el hermoso Valle de Aosta, Italia, donde los físicos han anunciado que finalmente han observado una asimetría sutil pero significativa en el comportamiento de las partículas llamadas bariones lambda de belleza y sus gemelos de antimateria. Una pequeña diferencia que podría explicar uno de los mayores misterios del universo: por qué estamos aquí, en lugar de no estar en absoluto.
El misterio de la “complicada relación” entre materia y antimateria
Según todo lo que sabemos sobre física, el Big Bang debería haber producido materia y antimateria en cantidades exactamente iguales. Una bonita fiesta de apertura del universo con el mismo número de invitados para ambas facciones, por así decirlo. Sin embargo, mira a tu alrededor: La antimateria prácticamente ha “desaparecido”, mientras que la materia ha formado todo lo que vemos hoy. Desde las galaxias hasta los planetas, desde el café de la mañana hasta los gatitos en la web, todo está hecho de materia.
Me gusta pensar en esta situación como una elección cósmica donde un candidato ganó con el 100% de los votos. Un resultado que sorprendería a más de un observador internacional, ¿no crees? La naturaleza, evidentemente, no es una gran demócrata.
Cuando las partículas rompen el espejo
La explicación de esta aparente injusticia cósmica puede estar en algo llamado “violación del CP”. Imagine un universo perfectamente simétrico, donde cada partícula tiene una antipartícula gemela con características exactamente opuestas. Si miraras a través de un espejo e invirtieras todas las cargas eléctricas, las leyes de la física deberían parecer exactamente las mismas. Esto es lo que los físicos llaman “simetría CP”.
Pero la naturaleza, con su típica tendencia a arruinar las bellas teorías, ha decidido que esta simetría no es sagrada. Las partículas y las antipartículas no se comportan exactamente igual, y esta pequeña diferencia puede haber inclinado la balanza a favor de la materia en los primeros momentos después del Big Bang.
La antimateria, hasta donde sabemos, no es más que materia con un signo menos delante. Como ese pariente que siempre hace lo contrario de lo que le dices, por principios. Fascinante en teoría, pero bastante incómodo de tener cerca, especialmente si te preocupas por tu integridad molecular.
El gran avance en la belleza: los bariones lambda
Hasta ahora, la violación de CP sólo se había observado en mesones, partículas compuestas por un quark y un antiquark. Vincenzo Vagnoni, portavoz deExperimento LHCb celebrado el 24 de marzo, explica por qué tomó tanto tiempo observar el mismo fenómeno en los bariones:
La razón por la que se tardó más en observar la violación de CP en bariones que en mesones se debe a la magnitud del efecto y a los datos disponibles. Necesitábamos una máquina como el LHC, capaz de producir cantidades suficientemente grandes de bariones de belleza lambda y sus contrapartes de antimateria.
Il lambda inferior bariónica (también llamada “belleza”) Es como un primo más pesado y de vida corta de los protones y neutrones que forman los átomos. Está compuesto por un quark up, un quark down y un quark beauty. Lo sé, los físicos de partículas no son conocidos por sus nombres originales, pero lo compensan con precisión matemática.
¿Sabes cuando cuentas meticulosamente tus recibos para saber a dónde fue tu dinero al final del mes? Aquí, los físicos de la CERN Hicieron algo similar, pero con partículas subatómicas. Analizaron enormes cantidades de datos recopilados por el detector LHCb durante la primera y la segunda ejecución del LHC (2009 a 2013 y 2015 a 2018), buscando diferencias en cómo los bariones de belleza lambda y sus gemelos de antimateria se desintegran en partículas más ligeras.
Los números que lo cambian todo en la danza entre la materia y la antimateria
El descubrimiento es sutil, pero significativo: La diferencia entre el número de desintegraciones de Λb y anti-Λb, dividida por la suma de los dos, difiere de cero en un 2,45%, con una incertidumbre de alrededor del 0,47%. Estadísticamente hablando, el resultado difiere de cero. de 5,2 desviaciones estándar, superando el umbral necesario para afirmar la existencia de violación de CP en esta desintegración bariónica.
Para los no iniciados, es como notar que en una baraja de cartas perfectamente barajada, las cartas rojas salen ligeramente más a menudo que los negros. Una diferencia tan pequeña que quizá no la notes en una noche de póquer, pero que se hace evidente si juegas suficientes manos. Y cuando se trata del universo, incluso la asimetría más pequeña puede tener enormes consecuencias cuando se multiplica durante miles de millones de años.
Me gusta imaginar el universo primitivo como un gigantesco salón de baile cósmico, donde las partículas y las antipartículas bailan frenéticamente, aniquilándose unas a otras cuando se encuentran. Si el baile fuera perfectamente simétrico, no quedaría nadie en la pista al final. Pero esa pequeña imperfección en la coreografía dejó a algunos de los bailarines sin pareja, formando todo lo que vemos hoy. Una desgracia providencial.
Más allá del Modelo Estándar con Materia y Antimateria
Lo más intrigante es que incluso esta violación de CP, aunque confirmada, no es suficiente para explicar por qué el universo contiene tanta materia y tan poca antimateria. El Modelo Estándar de Física de Partículas, nuestro mejor intento de describir cómo funciona el universo a nivel subatómico, predice una violación de CP demasiado pequeña para explicar la asimetría observada.
Esto sugiere que puede haber nuevas fuentes de violación de CP más allá de las predichas por el Modelo Estándar, cuya búsqueda es una parte importante del programa de física del LHC y continuará en sus “sucesores”.
Joachim Mnich, Director de Investigación y Computación del CERN, comenta:
Felicito a la colaboración LHCb por este emocionante resultado. Este destaca una vez más el potencial científico del LHC y sus experimentos, y proporciona una nueva herramienta para explorar la asimetría materia-antimateria en el universo.
Partículas elementales, la caza continúa
La investigación, como habréis comprendido, está lejos de terminar. Los científicos continuarán buscando más evidencia de la violación de CP en otros sistemas de partículas, con la esperanza de construir una imagen más completa de cómo la asimetría entre la materia y la antimateria ha dado forma al universo.
Me gusta pensar que finalmente estamos empezando a entender por qué existimos, en lugar de no existir en absoluto. Esto no es un asunto menor, teniendo en cuenta que la mayoría de nosotros pasamos más tiempo preocupándonos por la última actualización de nuestro teléfono inteligente que reflexionando sobre lo afortunados que somos de existir.
Porque sí, podemos contentarnos con saber que existimos gracias a un error. Pero qué magnífico error fue aquel. Sin ella no estaríamos aquí contando la historia. Y algunos de los comentarios en las redes sociales ni siquiera existirían, lo que, pensándolo bien, tal vez no hubiera sido una gran pérdida.
