Una partícula oscila entre materia y antimateria

publicado el 26 de marzo de 2006 en «Milenio Diario»
columna: «se descubrió que...»

 

La antimateria es una sustancia compuesta de átomos hechos de partículas elementales con cargas opuestas a las encontradas en la materia ordinaria. Tales antipartículas se llaman antielectrón (o positrón), antiprotón y antineutrón. El concepto surgió primero entre 1930-31, como un resultado puramente matemático en los cálculos de P. A. M. Dirac, uno de los padres fundadores de la física cuántica, que aplicó la relatividad al estudio de las partículas elementales. Sólo un año después de haber sido predicho con papel y lápiz, en 1932, el antielectrón fue descubierto por Carl Anderson, en Estados Unidos. La materia ordinaria, de la que estamos hechos, y la antimateria, se aniquilan mutuamente en fracciones que van de la diezmillonésima a la diezmilmillonésima de segundo. Todos los resultados confirman la teoría de Dirac.

Como siempre ocurre en ciencia, un descubrimiento trae un alud de preguntas. Una parecía no tener respuesta: en los primeros instantes del Big Bang, cuando se creó el tiempo, el espacio, la radiación y la materia, debió surgir antimateria en cantidades similares. ¿En dónde quedó? Se sospecha que galaxias enteras podrían estar hechas de antimateria; pero, aún así, falta mucha en la cuenta. Hay lo que se llama una asimetría.

Esta semana, científicos del detector DZero, en Batavia, Illinois, y del Fermi National Accelerator Laboratory, anunciaron algo más asombroso y que podría modificar los cálculos de esa asimetría: una partícula subatómica, el mesón B_s (Bs), que oscila entre materia y antimateria a una velocidad de más de 17 billones (millones de millones) de veces por segundo, y podría ser un vislumbre de una nueva física. Los resultados fueron presentados a la revista Physical Review Letters. Abren un mundo en el que una partícula puede convertirse espontáneamente en su propia antipartícula y regresar a su identidad previa... billones de veces en un segundo.

Uno de los grandes misterios del universo es que se componga casi exclusivamente de materia. Si materia y antimateria fueron creadas en proporciones iguales al instante del Big Bang, ambas debieron aniquilarse mutuamente y convertirse en energía pura. No habría habido entonces estrellas ni galaxias ni planetas ni humanos... ni científicos que se hicieran la pregunta: ¿cómo sobrevivió la materia?

La supersimetría, un intento por unificar la gravitación a las otras tres fuerzas del universo hasta ahora enmarcadas en una sola teoría, ha desarrollado varios modelos teóricos que presentan aciertos y fallas al tratar de resolver la conocida enemistad entre la relatividad y la cuántica. Todos necesitan la existencia de más dimensiones (además de las cuatro conocidas) para conseguir esta integración de la gravedad a las otras tres fuerzas universales. "Muchos modelos teóricos de supersimetría predicen una oscilación de los mesones Bs mucho más rápida que la reportada por el estudio DZero, y no son por lo tanto favorecidos por los nuevos datos", dice un teórico del Fermilab. Otros modelos de supersimetría "sugieren efectos menores". Como siempre, urgen más datos y más investigaciones para resolver estas dudas... y hacer surgir otras.

El mesón Bs es una partícula inusual hecha tanto de materia como de antimateria: un quark y un antiquark. Los protones y neutrones resultaron no ser partículas elementales, sino compuestas, a sus componentes se les llama quarks y vienen en diversos colores y sabores. El mesón Bs neutral se compone de un antiquark "bottom" y de un quark "strange". La aniquilación mutua de materia y antimateria no es pues un hecho universal; ocurre cuando una partícula encuentra su antipartícula correspondiente y ambas desaparecen en forma de energía.

Como la transformación de los mesones Bs en antimesones (y su regreso) ocurre en oscilaciones medibles en billonésimas de segundo, medir esas frecuencias resulta de enorme importancia, pues una desviación de las predicciones podría señalar que asoma una nueva fuerza desconocida. El experimento DZero ha hecho una importante contribución para comprender las oscilaciones materia-antimateria en un intervalo confiable. En ese experimento están comprometidos 700 físicos, 90 instituciones y 20 países.

 

la talacha fue realizada por: eltemibledani
 

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