Papá ¿por qué hay materia? (El Tevatrón tiene la respuesta, o no)


Hace poco salió una noticia sobre la asimetría materia/antimateria. Por lo visto en tevatrón han obtenido datos que puede arrogar luz sobre este tema.

Vamos a explicar un poco el tema y luego aprovecharemos para dar más detalles relacionados que son muy muy interesantes.

Para empezar, en nuestro universo, cuando miramos alrededor, sólo vemos materia. No vemos galaxias de antimateria, ni estrellas de antimateria, ni cosas hechas de antimateria por lo general. Y eso es raro.

¿Cómo sabemos esto? Pues porque de haber regiones de materia y antimateria veríamos poderosas emisiones de fotones dado que cuando la materia y la antimaterira se encuentran lo más probable es que exploten produciendo energía.

Además, nuestro universo es un sitio razonablemente homogéneo e isótropo, parece el mismo en cualquier dirección y en cualquier punto, (las galaxias sólo son puntitos minúsculos en este universo, y aquí estamos hablando del universo como un todo, desde el punto de vista cosmológico). Así que lo razonable es que la materia y la antimateria se produjeran igualmente en todos los puntos y no hubiera regiones separadas con diferente contenido.

Pero el problema surge al estudiar las leyes de las partículas elementales, la mejor descripción que tenemos es el modelo estándar. Y en un vistazo preliminar dicho modelo no distingue entre materia y antimateria, así que en el origen del universo se deberían de haber creado en mismo número. (A día de hoy es bien conocido que si dos fotones de suficiente energía colisionan producen pares de partícula-antipartícula). Por lo tanto ¿por qué estamos aquí? Si la materia y la antimateria tienen se aniquilan en fotones, y si inicialmente hay una simetría en la producción de materia-antimateria, hoy día el universo debería ser una piscina de fotones y nada más.

Así que tenemos un reto, ¿por qué dominó la materia?

Pues eso hay que buscarlo en el comportamiento de las leyes físicas bajo ciertas transformaciones, llamadas C, P y T.

C = Conjugación de carga. Si aplico esta transformación transformo una partícula en su antipartícula (cambio las cargas de signo).

P = Paridad. Esto cambia un vector en su opuesto. En cierto sentido es como mirarse a un espejo.

T= Inversión temporal. Esta transformación cambia el sentido de todas las velocidades de las partículas, es decir, cambia de v a -v. Y esto se puede traducir en cambiar t por -t, es decir, invertir el sentido temporal.

Discutiremos estas transformaciones y su relación con el problema de la materia/antimateria en sucesivas entradas. Por ahora, os dejamos el artículo original del anuncio de Tevatron en la medida de una violación CP inesperada. (Ya veis, acaba de aparecer C, P y violación, esperamos poder explicar todo eso y las consecuencias de dicho artículo que tiene que ser confirmado aún)

Artículo: Measurement of the anomalous like-sign dimuon charge asymmetry with 9 fb^-1 of p pbar collisions

A lo largo de la web hay muchos sitios donde se han echo eco de la noticia. Nosotros no pretendemos únicamente reflejarla sino aprovecharla para introducir interesantísimos problemas y conceptos. Esperemos que nos salga bien.

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