¿Por qué el universo no se aniquiló momentos después del Massive Bang? Un nuevo hallazgo en el CERN en la frontera con el swiss francés nos acerca a responder esta pregunta basic sobre por qué la materia domina sobre su opuesto.antimateria.
Gran parte de lo que vemos en la vida cotidiana se compone de la materia. Pero la antimateria existe en cantidades mucho más pequeñas. La materia y la antimateria son opuestos casi directos. Las partículas de la materia tienen una contraparte antimateria que tiene la misma masa, pero la carga eléctrica opuesta. Por ejemplo, la partícula de protones de la materia está asociada por el antimateria antimateria, mientras que el electrón de la materia está asociado por el positrón antimateria.
Sin embargo, la simetría en el comportamiento entre la materia y la antimateria no es perfecta. En un artículo publicado la semana pasada en Naturalezael equipo que trabaja en un experimento en CERN, llamado LHCBha informado que ha descubierto diferencias en la velocidad a la que las partículas de la materia llamadas bariones se descomponen en relación con la tasa de sus contrapartes antimateria. En la física de partículas, la descomposición se refiere al proceso donde las partículas subatómicas inestables se transforman en dos o más partículas más ligeras y estables.
Según los modelos cosmológicos, las iguales cantidades de materia y antimateria hecho en el Massive Bang. Si la materia y las partículas de antimateria entran en contacto, se aniquilan entre sí, dejando atrás la energía pura. Con esto en mente, es una maravilla que el universo no consista solo en energía sobrante de este proceso de aniquilación.
Sin embargo, las observaciones astronómicas muestran que ahora hay una cantidad insignificante de antimateria en el universo en comparación con la cantidad de materia. Por lo tanto, sabemos que la materia y la antimateria deben comportarse de manera diferente, de modo que el antimateria ha desaparecido mientras que el asunto no lo ha hecho.
Comprender qué causa esta diferencia en el comportamiento entre la materia y la antimateria es una pregunta clave sin respuesta. Si bien existen diferencias entre la materia y la antimateria en nuestra mejor teoría de la física cuántica basic, el modelo estándar, estas diferencias son demasiado pequeñas para explicar dónde se ha ido todo el antimateria.
Entonces sabemos que debe haber partículas fundamentales adicionales que aún no hemos encontrado, o efectos más allá de los descritos En el modelo estándar. Estos darían lugar a diferencias lo suficientemente grandes en el comportamiento de la materia y la antimateria para que nuestro universo exista en su forma precise.
Revelando nuevas partículas
Las mediciones muy precisas de las diferencias entre la materia y la antimateria son un tema clave de la investigación porque tienen el potencial de ser influenciados y revelar estas nuevas partículas fundamentales, ayudándonos a descubrir la física que condujo al universo en el que vivimos hoy.
Las diferencias entre la materia y la antimateria se han observado previamente en el comportamiento de otro tipo de partícula, los mesones, que están hechos de quark y un antiquark. También hay indicios de diferencias en la forma en que las versiones de la materia y los antimateria de un tipo adicional de partícula, el neutrino, se comportan a medida que viajan.
La nueva medición de LHCB ha encontrado diferencias entre los bariones y los antibaryons, que están hechos de tres quarks y tres antiquarks respectivamente. Significativamente, los bariones constituyen la mayor parte de la materia conocida en nuestro universo, y esta es la primera vez que hemos observado diferencias entre la materia y la antimateria en este grupo de partículas.
El experimento LHCB en el Gran colisionador de hadrones está diseñado para realizar mediciones muy precisas de las diferencias en el comportamiento de la materia y la antimateria. El experimento es operado por una colaboración internacional de científicos, compuesto por más de 1.800 personas con sede en 24 países. Para lograr el nuevo resultado, el equipo de LHCB estudió más de 80,000 bariones (“Lambda-B” Baryons, que están formados por un quark de belleza, un quark arriba y un quark down) y sus contrapartes antimaterales.
Crucialmente, encontramos que estos bariones se descomponen a partículas subatómicas específicas (un protón, un kaon y dos piones) ligeramente con mayor frecuencia, 5 por ciento más a menudo, que la tasa a la que ocurre el mismo proceso con antipartículas. Si bien es pequeña, esta diferencia es estadísticamente lo suficientemente significativa como para ser la primera observación de las diferencias en el comportamiento entre las desintegraciones de barión y antibaryon.
Hasta la fecha, todas las mediciones de las diferencias de materia-antimateria han sido consistentes con el pequeño nivel presente en el modelo estándar. Si bien la nueva medición de LHCB también está en línea con esta teoría, es un gran paso adelante. Ahora hemos visto diferencias en el comportamiento de la materia y la antimateria en el grupo de partículas que dominan la materia conocida del universo. Es un paso potencial en la dirección de comprender por qué esa situación llegó a ser después del Massive Bang.
Con las ejecuciones de datos actuales y futuras de LHCB, podremos estudiar estas diferencias forense y, esperamos, descifrar cualquier signo de nuevas partículas fundamentales que puedan estar presentes.
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