Uno de los numerosos misterios de la cosmología es saber por qué existe materia. El modelo estándar de la Gran Explosión propone que hubo una liberación de energía del vacío hace 13,800 millones años, que ésta se transformó en materia y en idéntica proporción en antimateria. Hasta ahora se desconoce alguna explicación para saber por qué toda la materia no se aniquiló con la antimateria; el motivo por el cual sobró materia; es decir, protones, neutrones y electrones. Pero se asoma una posible explicación.
A cada partícula de materia corresponde una de antimateria, tienen las mismas propiedades, salvo que su carga eléctrica es distinta. Si un protón entra en contacto con un antiprotón se aniquilan generando radiación. Cuando un electrón y un positrón se fusionan, se transforman en energía. Existen partículas de antimateria en nuestro medio ambiente. Por ejemplo, un plátano emite un positrón más o menos cada 75 minutos, en cuanto entra en contacto con un electrón del medio ambiente se aniquila. El matemático y físico británico, Paul Dirac, propuso la existencia de la antielectrones desde inicios del siglo pasado, y los detectó el físico estadounidense Carl Anderson por primera vez en 1932.
En varios laboratorios del mundo como el Fermilab y el CERN, se generan haces de antimateria para conocer la estructura del microcosmos. Y estos estudios nos están acercando a comprender por qué existe tal exceso de materia. Resulta que los mesones, partículas de antimateria que, aun siendo neutros, también poseen sus antipartículas, transitan, oscilan, entre un estado y otro. ¡Y existe una pequeñísima asimetría!, de manera que ¡se impone su estado de materia!
Imaginemos que echamos volados, la probabilidad de que salga águila o sol es 50%. Sin embargo, numerosos intentos muestran casos donde prevalece una de las dos caras. Los mesones analizados suelen preferir el estado de materia al de antimateria; esta asimetría puede arrojar luz porque predomina la materia en el universo.
Ahora bien, retornemos a la astronomía. Sabemos que existimos en un universo en expansión acelerada, midiendo la dilatación podemos conocer su edad 13,800 millones de años. Por cierto, podemos medir la edad de las estrellas y ninguna tiene una edad superior a 13,200 millones de años. La pregunta que sigue es de dónde surgió la energía para iniciar la expansión del universo y, por tanto, la materia. La explicación nos remite al vacío. Si tratamos de eliminar todo lo que tiene dentro y resulta imposible dado que siempre posee energía, ésta fluctúa y puede generar partículas como los bosones de Higgs, que suelen llamarse “las partículas de Dios” porque provienen de la nada. El modelo estándar de la Gran Explosión propone que nuestro universo también surgió de las fluctuaciones del vacío.
El problema cosmológico radica en que la energía liberada del vacío generaría idéntico número de partículas y antipartículas. Éstas se aniquilarían y no tendría por qué haber un excedente de materia en el universo. Sin embargo, por cada mil millones de pares de partículas de materia y antimateria, sobró una de materia.
Los grandes aceleradores de partículas van a realizar experimentos similares a los de los mesones para ver si las oscilaciones de los protones y antiprotones favorecen a los primeros.
La ciencia siempre busca respuestas, pero no siempre las encuentra; por eso avanza.
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