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El conocimiento científico crece gracias a la labor de miles de personas que se esfuerzan, hasta el agotamiento, por encontrar respuestas a los enigmas que plantea la Naturaleza. En cada programa un científico conversa con Ángel Rodríguez Lozano y abre para nosotros las puertas de un campo del conocimiento.

Asimetría entre materia y antimateria en el Universo. Hablamos con Javier Soler.

Materia y antimateria - Hablando con Científicos podcast - CienciaEs.com

Vivimos en un Universo rebosante de materia, una materia que se aglutina en enormes galaxias, estrellas o planetas, que se ordena de forma exquisita para darnos la vida y nos permite ser conscientes de la inmensidad que nos rodea. Cuando descendemos en la escala para observar los componentes íntimos de cualquier objeto material descubrimos una estructura que se va haciendo más y más compleja. El conocimiento actual sobre los constituyentes más diminutos del Cosmos se ha complicado tanto que tan solo un modelo teórico, el Modelo Estándar, parece describir la intrincada variedad de partículas e interacciones que existen, y no todas.

Hubo tiempos en los que se pensaba que la materia estaba formada unas partículas diminutas e indivisibles a las que llamamos átomos. Ahora sabemos que no es así, que los átomos son sistemas compuestos de partículas menores, electrones, protones y neutrones. De ellas, tan solo los electrones siguen siendo consideradas partículas elementales pertenecientes a una familia más amplia, los leptones. Los protones y neutrones, en cambio, son estructuras compuestas por partículas más diminutas a las que llamamos quarks. Tanto los leptones como los quarks son nombres genéricos que aglutinan un conglomerado enorme de partículas elementales que revelan lo intrincado y complejo que es el mundo de las partículas subatómicas, neutrinos, muones, piones, bosones, etc.

Por si esto fuera poco, se descubrió que, frente a este mundo dominado por la materia, existe otro, un mundo en el que las partículas se miran al espejo y su imagen tiene el signo de sus cargas eléctricas, y otras propiedades, cambiados. Esas partículas se oponen a la materia que nos forma con rabia, hasta el punto de aniquilarse mutuamente si se encuentran. Así es el mundo dominado por la “antimateria”.

Cada partícula de materia tiene su contrapartida de antimateria. Así, por ejemplo, la antimateria del electrón, que tiene carga eléctrica negativa, es el positrón, que tiene carga positiva; el antiprotón se opone al protón y así, una a una, cada partícula tiene su homóloga en el espejo en el mundo de la antimateria.

En un principio se pensaba que ambos mundos, antagónicos, eran igualmente probables, de tal manera que para cada partícula de materia debería existir su contrapartida en antimateria en algún lugar del Universo. Pero no es así. Según los cálculos actuales, por cada mil millones de partículas de materia en el Universo, solo hay una de antimateria ¿A qué se debe esa falta de simetría? Nuestro invitado hoy en Hablando con Científicos, Javier Paul Soler, catedrático de física de partículas en la Universidad de Glasgow, en Escocia, intenta encontrar respuesta a esa pregunta con sus investigaciones.

Javier Soler dice durante la entrevista que el Modelo Estándar no es capaz de explicar el enigma de la asimetría entre la materia y antimateria. Para resolver el problema se han diseñado experimentos, como LHCb, que se lleva a cabo en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), un enorme acelerador de partículas en el que dos haces de protones a muy alta energía chocan entre sí para medir los productos de la desintegración de partículas que contienen los quarks y buscar en el resultado las propiedades que puedan generar diferencias entre materia y la antimateria. Hasta ahora, todas las mediciones realizadas en este experimento están de acuerdo con el Modelo Estándar y, por lo tanto, todavía no aportan una solución al problema.

La falta de resultados que nos acerquen a la solución del problema obliga a buscar otros caminos, uno de ellos es una teoría denominada “leptogénesis”. En la leptogénesis participan los neutrinos, un tipo de partículas (leptones) con ínfima masa y sin carga, que pueden atravesar la Tierra entera sin llegar a interaccionar con la materia. Para investigar esta posibilidad, Javier Soler participa en un experimento denominado T2K, en Japón. En este experimento un haz de neutrinos generado en la costa este de Japón recorre 300 kilómetros hasta llegar al detector Super-KamioKande situado en el fondo de una mina en las montañas del oeste del país. El experimento está diseñado para investigar cómo los neutrinos cambian a medida que viajan (oscilaciones de neutrinos). Los resultados obtenidos hasta ahora muestran indicios de un comportamiento diferente entre los neutrinos y los antineutrinos, diferencias que, si se confirman, podrían arrojar luz sobre el problema de la asimetría materia – antimateria.

Os invito a escuchar a Francisco Javier Paul Soler, catedrático de Física de Partículas en la Universidad de Glasgow, en el Escocia, Reino Unido.


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