Origen del universo: ¿Por qué tiene tanta materia y tan poca antimateria?

Los físicos de la Universidad de Lancaster que trabajan en el importante experimento internacional T2K en Japón se están acercando al misterio de por qué hay tanta materia en el Universo y tan poca antimateria.

El Big Bang debería haber creado cantidades iguales de materia y antimateria en el Universo incial, pero el Universo está hecho de materia. Uno de los mayores desafíos en física es determinar qué sucedió con la antimateria, o por qué vemos una asimetría entre la materia y la antimateria.

Los investigadores de Tokai a Kamioka (T2K) han revelado en la revista 'Nature' que casi la mitad de los posibles valores de los parámetros que determinan la asimetría de la materia y la antimateria en el Universo han sido descartados.

La doctora Laura Kormos, profesora principal de física en la Universidad de Lancaster, directora del grupo de física de neutrinos e investigadora en T2K, explica: "Nuestros datos continúan sugiriendo que la naturaleza prefiere casi el valor máximo de asimetría para este proceso. Sería como si la Madre Naturaleza hiciera que estas partículas aparentemente insignificantes, difíciles de estudiar, fueran el motor de la existencia del Universo".

El experimento T2K estudia los neutrinos, una de las partículas fundamentales que forman el Universo y una de las menos conocidas. Sin embargo, cada segundo billón de neutrinos del sol pasan a través de su cuerpo. Estas pequeñas partículas, producidas copiosamente dentro del sol y otras estrellas, vienen en tres variedades, y pueden cambiar espontáneamente u oscilar de una a otra.

Cada tipo de neutrino tiene un antineutrino asociado. Si el cambio de tipo, u oscilaciones, son diferentes para los neutrinos y antineutrinos, podría ayudar a explicar el dominio observado de la materia sobre la antimateria en nuestro Universo, una pregunta que ha desconcertado a los científicos durante un siglo.

Para la mayoría de los fenómenos, las leyes de la física proporcionan una descripción simétrica del comportamiento de la materia y la antimateria. Sin embargo, esta simetría debe haberse roto poco después del Big Bang para explicar la observación del Universo, que está compuesto de materia con poca antimateria.

Una condición necesaria es la violación de la llamada simetría de paridad de carga (PC). Hasta ahora, no ha habido suficiente violación de simetría de PC observada para explicar la existencia de nuestro Universo.

T2K está buscando una nueva fuente de violación de la simetría de PC en las oscilaciones de neutrinos que se manifestaría como una diferencia en la probabilidad de oscilación medida para neutrinos y antineutrinos.

El parámetro que rige la ruptura de la simetría de la materia / antimateria en la oscilación de neutrinos, llamada fase deltacp, puede tomar un valor de -180º a 180º. Por primera vez, T2K ha desfavorecido casi la mitad de los valores posibles en el nivel de confianza del 99,7% (3s), y está comenzando a revelar una propiedad básica de los neutrinos que no se ha medido hasta ahora.

La doctora Helen O'Keeffe, profesora principal de Física en la Universidad de Lancaster e investigadora en T2K añade que "este resultado ayudará a configurar las etapas futuras de T2K y el desarrollo de experimentos de próxima generación. Es un resultado muy emocionante de muchos años de trabajo", destaca.

Este es un paso importante también en el camino para saber si los neutrinos y los antineutrinos se comportan de manera diferente.