Los científicos creen haber encontrado una solución a uno de los problemas más antiguos del universo

Este es uno de los problemas más antiguos del universo: dado que la materia y la antimateria se aniquilan al contacto, y ambas formas de materia existían en el momento del big bang, ¿por qué existe un universo compuesto principalmente de materia en lugar de nada en absoluto? ¿Adónde se fue toda la antimateria?

“Que nuestro universo actual esté dominado por la materia sigue siendo uno de los misterios más desconcertantes y antiguos de la física moderna”, dijo Yanou Cui, profesor de física y astronomía de Riverside en la Universidad de California. en un informe compartido esta semana. “Es necesario un sutil desequilibrio o asimetría entre la materia y la antimateria en el universo primitivo para lograr el dominio actual de la materia, pero no se puede lograr dentro del marco conocido de la física fundamental”.

Hay teorías que podrían responder a esta pregunta, pero son extremadamente difíciles de probar mediante experimentos de laboratorio. Ahora en un papel nuevo publicado el jueves en la revista Cartas de exploración físicaEl Dr. Cui y su coautor, Zhong-Zhi Xianyu, profesor asistente de física en la Universidad de Tsinghua, China, dicen que pueden haber encontrado una manera de usar el resplandor del Big Bang para realizar el experimento.

La teoría que los doctores Cui y Zhong-Zh querían explorar se conoce como leptogénesis, un proceso que involucra la descomposición de partículas que podría haber llevado a la asimetría entre la materia y la antimateria en el universo primitivo. En otras palabras, una asimetría en ciertos tipos de partículas elementales en los primeros momentos del cosmos podría haberse desarrollado con el tiempo y a través de otras interacciones de partículas en la asimetría entre la materia y la antimateria que hizo posible el universo tal como lo conocemos, y la vida. .

“La leptogénesis es uno de los mecanismos más convincentes que generan asimetría entre materia y antimateria”, dijo el Dr. Cui en un comunicado. “Esta es una nueva partícula fundamental, el neutrino dextrógiro”.

Pero, agregó el Dr. Cui, generar un neutrino dextrógiro requeriría mucha más energía de la que se puede generar en colisionadores de partículas en la Tierra.

“La prueba de leptogénesis es casi imposible porque la masa del neutrino dextrógiro suele estar varios órdenes de magnitud más allá del alcance del colisionador de mayor energía jamás construido, el Gran Colisionador de Hadrones”, dijo.

La idea del Dr. Cui y sus coautores era que los científicos podrían no necesitar construir un colisionador de partículas más poderoso, porque las mismas condiciones que les gustaría crear en tal experimento ya existían en algunas partes del universo primitivo. El período inflacionario, una era de expansión exponencial del tiempo y del propio espacio que duró sólo fracciones de segundo después del big bang,…

“La inflación cósmica proporcionó un entorno de alta energía, lo que permitió la producción de nuevas partículas pesadas, así como sus interacciones”, dijo el Dr. Cui. “El universo inflacionario se comportó como un colisionador cosmológico, excepto que la energía era hasta 10 mil millones de veces más grande que cualquier colisionador hecho por el hombre”.

Además, los resultados de estos experimentos con colisionadores cósmicos naturales pueden conservarse hoy en día en la distribución de las galaxias, así como en el fondo cósmico de microondas, el resplandor posterior del big bang del que los astrofísicos han obtenido gran parte de su comprensión actual de la evolución del cosmos. . .

“Específicamente, demostramos que las condiciones esenciales para la generación de asimetría, incluidas las interacciones y las masas del neutrino dextrógiro, que es el actor clave aquí, pueden dejar huellas distintivas en las estadísticas de la distribución espacial de las galaxias o el fondo cósmico de microondas. y se puede medir con precisión”, dijo la Dra. Cui, aunque tales mediciones, agregó, aún no se han realizado. “Las observaciones astrofísicas anticipadas en los próximos años pueden detectar potencialmente tales señales y desentrañar el origen cósmico de la materia”.