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

Es uno de los problemas más antiguos del universo: dado que la materia y la antimateria se aniquilan entre sí 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? ¿Adónde se ha ido toda la antimateria?

«El hecho de que nuestro universo actual esté dominado por materia sigue siendo uno de los misterios más desconcertantes y antiguos de la física moderna», dijo Yanou Cui, profesor de física y astronomía en la Universidad de California en Riverside. en una oracion compartido esta semana. «Es necesario un sutil desequilibrio o asimetría entre la materia y la antimateria en el universo primitivo para lograr el dominio de la materia actual, pero no se puede realizar dentro de la estructura conocida de la física fundamental».

Hay teorías que podrían responder a esta pregunta, pero son extremadamente difíciles de probar mediante experimentos de laboratorio. Ahora en una nueva tarjeta publicado el jueves en la revista Cartas de revisión físicaLa Dra. Cui y su coautor, Zhong-Zhi Xianyu, profesor asistente de física en la Universidad de Tsinghua, China, explican que pueden haber encontrado una forma de evitar el uso del 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 puede haber llevado a la asimetría entre la materia y la antimateria en el universo primitivo. Una asimetría en algunos tipos de partículas elementales en los primeros momentos del cosmos, en otras palabras, podría haber crecido con el tiempo y mediante interacciones adicionales entre partículas en la asimetría materia-antimateria que creó el universo tal como lo conocemos, y la vida. – posible.

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«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 los colisionadores de partículas en la Tierra.

«Las pruebas de leptogénesis son casi imposibles porque la masa del neutrino dextrógiro es típicamente muchos órdenes de magnitud más allá del rango del colisionador de mayor energía jamás construido, el Gran Colisionador de Hadrones», dijo.

La intuición de la Dra. Cui y sus coautores fue que es posible que los científicos no necesiten construir un colisionador de partículas más potente, porque las mismas condiciones que les gustaría crear en un experimento de este tipo ya existían en partes del universo primitivo. El período inflacionario, una época de expansión exponencial del tiempo y del espacio mismo que duró sólo fracciones de segundo después del big bang,…

«La inflación cósmica ha proporcionado un entorno altamente energético, lo que permite la producción de nuevas partículas pesadas y 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 esos experimentos de colisión cosmológica natural pueden conservarse hoy en la distribución de galaxias, así como en el fondo cósmico de microondas, el resplandor posterior del big bang del que los astrofísicos han extraído gran parte de su comprensión actual de la evolución de la galaxia cosmos.

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«En particular, 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 la fondo cósmico en microondas y se puede medir con precisión «, dijo la Dra. Cui, aunque agregó que aún se deben realizar mediciones. Las observaciones astrofísicas que se esperan en los próximos años pueden detectar potencialmente tales señales y desentrañar el origen cósmico de la materia». .

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