El big bang creó una gran cantidad de la materia, junto con
la misma cantidad de antimateria, que arrasó con todo y trajo el universo a un
final prematuro. Eso es lo que acepta la física teórica y lo que las cosas
dicen con claridad, aunque no funcionó de esa manera. Ahora, los resultados de
un acelerador de partículas EE.UU. están proporcionando nueva evidencia de una
diferencia sutil en las propiedades de la materia y la antimateria que podría
explicar cómo el universo temprano sobrevivió.
La primera evidencia de una diferencia entre materia y
antimateria se encuentran en la década de 1960 en el decaimiento de partículas
llamadas kaones neutros, lo que condujo a la concesión de un Premio Nobel de
Física. En 2001, los aceleradores en los Estados Unidos y Japón encontraron más
evidencia de una diferencia en partículas llamadas mesones B. El año pasado en
el Gran Colisionador de Hadrones del CERN (LHC) cerca de Ginebra, Suiza, se
encontró con evidencia de un tercer sistema, mesones D, pero no había datos
suficientes para descartar una casualidad estadística. Los nuevos resultados
vienen del Detector Colisionador de Fermilab (CDF) experimento que se realizo
cerca de Chicago, todavía no son pruebas concluyentes, pero que aportan las
posibilidades de un golpe de suerte hasta uno en 10,000. "Estoy seguro que
en pocos días todo el mundo en el campo se sentirá mucho más seguro de que esto
es realmente real", dice Giovanni Punzi, portavoz del experimento CDF.
Los físicos han sospechado durante mucho tiempo que una
diferencia en las propiedades de la materia y la antimateria es la clave para
la supervivencia de los inicios del universo. Esta diferencia técnicamente se
conoce como carga-paridad (CP) esta violación de la simetría habría permitido
que la materia normal prevalezca sobre la antimateria, para que la materia
normal pudiera pasar a formar todas las cosas que vemos en el universo actual.
Al ser testigo de la violación de CP, los físicos pueden
estudiar las partículas para ver si hay alguna diferencia en la tasa de descomposición
entre las partículas normales y sus antipartículas. La teoría aceptada de las
partículas elementales, el modelo estándar, permite un bajo nivel de violación
CP-incluyendo el revelado en los descubrimientos de los años 1960 y 2000, pero
no suficientes para explicar la prevalencia de la materia normal. Así, los
investigadores han estado tratando de encontrar casos en los que la violación
de CP es mayor.
El detector LHCb del CERN, y CDF en el Fermilab, son dos
experimentos de este tipo. Ellos rastrean los caminos de las partículas D0,
mesones y sus antipartículas. Estos pueden decaer en pares de cualquiera de los
piones o kaones, y por medio del conteo de estos productos de descomposición,
los equipos de LHCb y el MID se puede calcular la diferencia en las tasas de
descomposición entre las partículas y antipartículas D0.
En noviembre, el equipo LHCb informó que las tasas de
decaimiento diferían en un 0,8% unas ocho veces la cantidad que el modelo estándar
se espera en general, y tal vez lo suficiente para ayudar a explicar el origen
de la prevalencia de la materia sobre la antimateria. Desafortunadamente, la medida
no fue muy precisa: La significación estadística fue de alrededor de 3 sigma,
lo que significa que era una posibilidad de 1 en 100 que se tratara de un
problema al azar en los datos.
Los últimos resultados de la CDF que se anunciaron el día de
hoy en una reunión en La Thuile, Italia, disminuyeron drásticamente las
probabilidades de un golpe de suerte. Apuntan a la violación de CP en el nivel
del 0,6%, con una significación estadística de 2,7 sigma. En combinación con
los últimos resultados del LHCb, los resultados de la CDF tiene el significado
de alrededor de 3,8 sigma-o de una posibilidad de 1 en 10,000 de que la
violación de CP sea un problema al azar.
Los resultados no pueden ser considerados como un
descubrimiento de buena fe, que requiere una significación estadística de 5
sigma o la posibilidad de que sea al azar en menos de uno en un millón. Sin
embargo, los físicos de partículas muy contentos. "Todavía no podemos
decir con seguridad que es la violación de CP", dice Angelo Carbone, un
miembro de la colaboración LHCb. "Pero está cerca."
Paul Harrison, un físico de partículas experimental en la
Universidad de Warwick en el Reino Unido, dice que el estándar de 5-sigma es
importante porque ayuda a evitar los sesgos que surgen en las distribuciones
estadísticas desequilibradas. Pero él piensa que es tranquilizador que los
resultados provienen de dos experimentos independientes. "No me esperaba
un error en los experimentos en este momento", dice. "Estos chicos
son gente seria... Ellos han estado en él desde hace mucho tiempo, y ellos
saben lo que están haciendo."
Para ver si la significación estadística se puede mejorar
hacia 5 sigma, los espectadores tendrán que esperar hasta finales de este año,
cuando el equipo LHCb examina el resto de sus datos. Pero incluso si la
violación de CP resulta ser real, no es la cuestión de si se trata de una "nueva
física", en otras palabras, si el modelo estándar actual lo puedo
explicar.
El teórico de partículas Sebastián Jaeger de la Universidad
de Sussex en el Reino Unido cree que la respuesta es incierta, porque nadie
está seguro de hasta qué punto el modelo estándar puede ser empujado. "El
principal problema es que la CP sea difícil de cuantificar, es bastante
difícil, desde un punto de vista teórico, para hacer una predicción de que...
Así que incluso si el significado se convierte en 5 o 10 sigma, el modelo
estándar todavía no puede ser descartado."
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