Ciencia y Tecnología
Por fin hemos visto que la materia y la antimateria no son un reflejo perfecto: es un primer paso para entender por qué existimos
La pregunta más elemental que nos hacemos los seres humanos desde que estamos aquí es, sencillamente: ¿por qué existimos? Según las mejores teorías sobre el origen del universo, no deberíamos estar aquí. El Big Bang debería haber creado cantidades idénticas de materia y antimateria, que se habrían aniquilado mutuamente en un fogonazo de energía, dejando un cosmos vacío. Y sin embargo, aquí estamos, en un universo hecho de materia.
En corto. La clave de nuestra existencia reside en una sutil asimetría, una pequeña trampa en las leyes de la física que favoreció a la materia sobre la antimateria. Ahora, el equipo LHCb del CERN ha anunciado la primera observación de esta asimetría en los bariones, las partículas que componen todo lo que vemos: estrellas, planetas y nosotros mismos. Es un hito que llevábamos décadas esperando, y que tras su publicación en la revista Nature abre una nueva y fascinante vía para resolver el misterio de nuestra propia existencia.
El enigma del universo material. El físico soviético Andréi Sájarov lo vio claro en 1967. Para que la materia prevaleciera por encima de la antimateria tras el Big Bang (para que naciera un universo como el nuestro, en definitiva) debían cumplirse tres condiciones, entre ellas la violación de la simetría Carga-Paridad.
La simetría de Carga (C) significa que si cambias una partícula por su antipartícula (por ejemplo, un electrón por un positrón), las leyes físicas no deberían cambiar. La simetría de Paridad (P) es como mirar el proceso en un espejo real, invirtiendo las coordenadas espaciales. La simetría combinada Carga-Paridad (CP) implica que un proceso físico es indistinguible de su “versión de antimateria” en el espejo.
Si la simetría CP fuera perfecta, la balanza entre materia y antimateria nunca se habría inclinado. La violación de la simetría CP significa que el espejo cósmico está ligeramente roto. Materia y antimateria no se comportan exactamente como reflejos especulares.
La pieza fundamental que faltaba. Este fenómeno ya se había observado por primera vez en 1964 en unas partículas llamadas mesones, formadas por un quark y un antiquark. Pero faltaba una pieza clave del puzzle: nunca se había detectado en los bariones, formados por tres quarks. Era una pieza clave porque nosotros mismos somos materia bariónica: los protones y neutrones que nos constituyen son bariones.
Un reflejo imperfecto. El equipo del LHCb del CERN, uno de los grandes detectores del Gran Colisionador de Hadrones, se especializa en estudiar partículas que contienen un tipo de quark pesado llamado “beauty” o “bottom”, en el que se espera que los efectos de la violación CP sean más pronunciados.
Para esta investigación, los físicos se centraron en una partícula concreta: el barión Lambda b cero (Λb0), una especie de primo pesado del protón. Los científicos analizaron miles de millones de colisiones en los datos de 2011 a 2018, observando cómo esta partícula se desintegraba en otras cuatro más ligeras: un protón, un kaón y dos piones (Λb0→pK−π+π−).
La clave del experimento fue comparar la tasa de esta desintegración con la de su gemela de antimateria, la desintegración del anti-barión Lambda b cero (Λˉb0→pˉK+π−π+). Si la simetría CP fuera perfecta, ambas desintegraciones ocurrirían con la misma frecuencia. Pero no es así. El equipo del LHCb midió una diferencia clara y estadísticamente robusta.
¿Estamos ante nueva física? Los resultados tienen una significancia estadística de 5,2 sigmas. En física de partículas, una observación con más de 5 sigmas se considera un descubrimiento en toda regla. Es la primera vez que se observa de forma inequívoca que un barión y su antibarión no se comportan de forma idéntica. El espejo está roto, también para las partículas que forman el mundo tangible.
Este descubrimiento es, en primer lugar, una espectacular confirmación del Modelo Estándar de la física de partículas. Este modelo, nuestra teoría más completa sobre la materia, predice que la violación CP debe ocurrir tanto en mesones como en bariones. El hecho de que por fin se haya visto en bariones refuerza nuestra comprensión actual de la física.
Sin embargo, y aquí viene lo más emocionante, es también el principio de un nuevo capítulo. La violación observada es insuficiente para explicar el enorme dominio de la materia que vemos en el cosmos. Tiene que haber otra fuente de asimetría, algo que el Modelo Estándar no contempla. Los físicos han confirmado que el universo no trata por igual a la materia y a la antimateria bariónica, pero la caza continúa.
Imagen | CERN
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La noticia
Por fin hemos visto que la materia y la antimateria no son un reflejo perfecto: es un primer paso para entender por qué existimos
fue publicada originalmente en
Xataka
por
Matías S. Zavia
.
La pregunta más elemental que nos hacemos los seres humanos desde que estamos aquí es, sencillamente: ¿por qué existimos? Según las mejores teorías sobre el origen del universo, no deberíamos estar aquí. El Big Bang debería haber creado cantidades idénticas de materia y antimateria, que se habrían aniquilado mutuamente en un fogonazo de energía, dejando un cosmos vacío. Y sin embargo, aquí estamos, en un universo hecho de materia.
En corto. La clave de nuestra existencia reside en una sutil asimetría, una pequeña trampa en las leyes de la física que favoreció a la materia sobre la antimateria. Ahora, el equipo LHCb del CERN ha anunciado la primera observación de esta asimetría en los bariones, las partículas que componen todo lo que vemos: estrellas, planetas y nosotros mismos. Es un hito que llevábamos décadas esperando, y que tras su publicación en la revista Nature abre una nueva y fascinante vía para resolver el misterio de nuestra propia existencia.
En Xataka
El CERN ha alcanzado un hito en el estudio de la antimateria. Y lo ha hecho con una tecnología asombrosa
El enigma del universo material. El físico soviético Andréi Sájarov lo vio claro en 1967. Para que la materia prevaleciera por encima de la antimateria tras el Big Bang (para que naciera un universo como el nuestro, en definitiva) debían cumplirse tres condiciones, entre ellas la violación de la simetría Carga-Paridad.
La simetría de Carga (C) significa que si cambias una partícula por su antipartícula (por ejemplo, un electrón por un positrón), las leyes físicas no deberían cambiar. La simetría de Paridad (P) es como mirar el proceso en un espejo real, invirtiendo las coordenadas espaciales. La simetría combinada Carga-Paridad (CP) implica que un proceso físico es indistinguible de su “versión de antimateria” en el espejo.
Si la simetría CP fuera perfecta, la balanza entre materia y antimateria nunca se habría inclinado. La violación de la simetría CP significa que el espejo cósmico está ligeramente roto. Materia y antimateria no se comportan exactamente como reflejos especulares.
La pieza fundamental que faltaba. Este fenómeno ya se había observado por primera vez en 1964 en unas partículas llamadas mesones, formadas por un quark y un antiquark. Pero faltaba una pieza clave del puzzle: nunca se había detectado en los bariones, formados por tres quarks. Era una pieza clave porque nosotros mismos somos materia bariónica: los protones y neutrones que nos constituyen son bariones.
Un reflejo imperfecto. El equipo del LHCb del CERN, uno de los grandes detectores del Gran Colisionador de Hadrones, se especializa en estudiar partículas que contienen un tipo de quark pesado llamado “beauty” o “bottom”, en el que se espera que los efectos de la violación CP sean más pronunciados.
Para esta investigación, los físicos se centraron en una partícula concreta: el barión Lambda b cero (Λb0), una especie de primo pesado del protón. Los científicos analizaron miles de millones de colisiones en los datos de 2011 a 2018, observando cómo esta partícula se desintegraba en otras cuatro más ligeras: un protón, un kaón y dos piones (Λb0→pK−π+π−).
La clave del experimento fue comparar la tasa de esta desintegración con la de su gemela de antimateria, la desintegración del anti-barión Lambda b cero (Λˉb0→pˉK+π−π+). Si la simetría CP fuera perfecta, ambas desintegraciones ocurrirían con la misma frecuencia. Pero no es así. El equipo del LHCb midió una diferencia clara y estadísticamente robusta.
¿Estamos ante nueva física? Los resultados tienen una significancia estadística de 5,2 sigmas. En física de partículas, una observación con más de 5 sigmas se considera un descubrimiento en toda regla. Es la primera vez que se observa de forma inequívoca que un barión y su antibarión no se comportan de forma idéntica. El espejo está roto, también para las partículas que forman el mundo tangible.
Este descubrimiento es, en primer lugar, una espectacular confirmación del Modelo Estándar de la física de partículas. Este modelo, nuestra teoría más completa sobre la materia, predice que la violación CP debe ocurrir tanto en mesones como en bariones. El hecho de que por fin se haya visto en bariones refuerza nuestra comprensión actual de la física.
Sin embargo, y aquí viene lo más emocionante, es también el principio de un nuevo capítulo. La violación observada es insuficiente para explicar el enorme dominio de la materia que vemos en el cosmos. Tiene que haber otra fuente de asimetría, algo que el Modelo Estándar no contempla. Los físicos han confirmado que el universo no trata por igual a la materia y a la antimateria bariónica, pero la caza continúa.
Imagen | CERN
En Xataka | Ya puedes descargar los 800 TB de información que acaba de liberar el CERN. Son un tesoro de la física de partículas
– La noticia
Por fin hemos visto que la materia y la antimateria no son un reflejo perfecto: es un primer paso para entender por qué existimos
fue publicada originalmente en
Xataka
por
Matías S. Zavia
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