La cuestión de la
"antimateria perdida"
ha intrigado a los Físicos durante décadas. Según predicen los modelos
vigentes, durante el Big Bang tuvo por fuerza que producirse una
cantidad igual de materia que de antimateria. Pero en la actualidad todo
lo que vemos a nuestro alrededor está hecho de materia.
¿Dónde está, pues, la antimateria que falta?
Igual que la materia, también la antimateria está constituida por
átomos y partículas. De hecho, a cada partícula de materia que existe le corresponde su propia
antipartícula,
que es exactamente igual a ella excepto por la carga eléctrica, que es
la opuesta. Por ejemplo, la antipartícula del electrón es el positrón,
la del protón se llama antiprotón, y así sucesivamente.
Aniquilación espontánea
Se
da la circunstancia de que, cuando una partícula de materia entra en
contacto con una de antimateria, ambas se aniquilan por completo en un
súbito y luminoso fogonazo. Si un astronauta pusiera el pie sobre un
hipotético planeta hecho de antimateria, todos sus átomos se
desintegrarían al instante, al mismo tiempo que una cantidad equivalente
de "antiátomos" del planeta haría lo propio.
Sin
embargo, parece poco probable que existan planetas, estrellas o incluso
galaxias enteras hechas de antimateria. Si así fuera, seríamos capaces
de ver cómo ambas se aniquilan en la frontera entre la antimateria y la
materia que las rodea. Y nadie ha visto jamás señal alguna de que algo
parecido esté ocurriendo.
Sin
embargo, en septiembre de 2006 un equipo de físicos del Fermilab
descubrieron en su laboratorio un tipo de partícula, el mesón Bs, que
hasta ese momento había sido solo una posibilidad teórica. Se da la
circunstancia de que el mesón Bs tiene la extraordinaria capacidad
deoscilar entre una partícua de materia y una de antimateria. Es decir,
que puede ser, alternativamente, materia y antimateria.
El
extraordinario hallazgo prometía abrir las puertas de una nueva física
hasta ahora desconocida. Por eso, comprender mejor las características
de este extraño mesón se ha convertido en uno de los principales
objetivos del experimento LHCb, en el CERN, el laboratorio de Física más
importante del mundo, con sede en Ginebra. Los físicos del LHCb llevan a
cabo complicados experimentos que intentan aclarar lo que sucedió
durante los primeros instantes del Big Bang, y cómo la materia que hoy
nos resulta tan común logró crearse y extenderse por todo el Universo.
Fue
precisamente allí, en un taller celebrado en el CERN, donde el profesor
Sheldon Stone acaba de anunciar sus hallazgos. "Muchos experimentos
internacionales -afirma el científico- están interesados en el mesón Bs
porque es una partícula que puede oscilar entre materia y antimateria.
Comprender sus propiedades podría explicar la violación de la simetría
CP, que se refiere a la necesidad de que exista un equilibrio entre
materia y antimateria en el Universo y cuyo aparente incumplimiento es
uno de los mayores desafíos de la física de partículas".
Quark y antiquark
Los
investigadores creen que, hace unos 14.000 millones de años, la energía
del Big Bang se fue transformando en cantidades idénticas de materia y
de antimateria. Pero a medida que el Universo se enfriaba y se expandía,
su composición fue cambiando. Tras el Big Bang, toda la antimateria
desapareció dejando tras de sí a la materia ordinaria, a partir de la
cual se fueron creando las primeras estrellas y galaxias, y todo lo
demás hasta llegar a la Tierra y a las formas de vida que hay en ella.
"Algo
tuvo que ocurrir -afirma Stone- para causar esta violación de la
simetría CP y, por consiguiente, formar el Universo que podemos ver en
la actualidad".
Stone
está convencido de que parte de la respuesta está, precisamente, en el
mesón Bs, que está formado por un antiquark y un quark extraño (una de
las familias de los quarks) a los que mantiene unidos gracias a la
interacción fuerte. Como se sabe, los quark son los componentes
fundamentales de otras partículas, como protones y neutrones, dentro del
núcleo atómico.
Stone y su equipo han estudiado a fondo los resultados de dos experimentos llevados a cabo en 2009 en el
Fermilab, en Chicago, donde se encuentra otro de los aceleradores de partículas más grandes del mundo.
"Los
resultados de esos experimentos - explica Stone- mostraban que las
oscilaciones materia-antimateria del mesón Bs se desviaban de lo
predicho por el Modelo Estandar de la Física, pero las propias
incertidumbres alrededor de esos resultados eran demasiado altas como
para llegar a conclusiones sólidas".
Así
que el investigador, junto a sus colegas, no tuvo más remedio que
desarrollar por sí mismo una nueva técnica que le permitiera tomar
medidas mucho más precisas del mesón Bs. Y sus nuevos resultados
muestran que las oscilaciones del mesón Bs entre materia y antimateria
son, exactamente, las que predice el Modelo Estandar.
Stone
afirma que las nuevas mediciones restringen enormemente los "reinos" en
los que esa nueva física podría esconderse, lo que obligará a los
investigadors a ampliar sus búsquedas en otras áreas. "Todo el mundo
sabe que existe
una nueva física -dice Stone-. Sólo necesitamos llevar a cabo análisis más sensibles para lograr olfatearla".
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