Hay más materia que antimateria



En este tanque de 50 kilotones de agua purificada se encuentran los más de 13.000 detectores del Super Kamiokande.

Una de las preguntas más intrigantes que se hacen los cosmólogos, científicos dedicados a estudiar el origen y evolución del universo, es por qué todo lo que conocemos está dominado por la materia y no por la antimateria si, de acuerdo con sus predicciones, tras el Big Bang se debieron generar iguales cantidades de ambas sustancias.

Pero no es así. De hecho, si este fuera el caso, el universo no existiría porque la atracción entre la materia y la antimateria sería tal que todo lo que existiría sería radiación. Para entender esta situación y detectar la antimateria, los científicos deben llevar a cabo complejos experimentos, con los cuales tratan de resolver preguntas sobre qué pasó con la antimateria, cuál es su naturaleza y por qué es tan esquiva para su análisis.

Uno de estos es el Tokai To Kamioka (T2K), un poderoso cañón que dispara un haz de neutrinos (las partículas subatómicas con masa más abundantes del universo, que no tienen carga y son millones de veces más pequeñas que los electrones) desde la ciudad de Tokai, en el este de Japón, para que, luego de un viaje subterráneo, sean detectados en Kamioka, 295 km al oeste.

Uno de los investigadores de este centro es el barranquillero Élder Pinzón, físico de la Universidad Nacional de Colombia y, actualmente, estudiante de doctorado en física experimental de altas energías –enfocado en el estudio de neutrinos–, de la York University, en Canadá. Actualmente, Pinzón se encuentra en Japón llevando a cabo sus investigaciones sobre neutrinos y, aunque no es la primera vez que Pinzón visita el país asiático, esta ocasión tiene un valor especial, pues es producto de una beca otorgada por la Sociedad Japonesa para la promoción de la Ciencia (JSPS, por sus siglas en inglés) para adelantar sus estudios de posdoctorado durante dos meses en la Universidad de Tokio.

“Existen tres tipos de neutrinos (neutrino electrónico, muónico, y taónico)”, explica Pinzón. Y continúa: “El experimento de T2K consiste en comparar el número de neutrinos de un tipo producidos en Tokai que se transforman en otro tipo de neutrinos al llegar a Kamioka, con el número de antineutrinos producidos en Tokai que se transforman en otro tipo de antineutrinos al llegar a Kamioka. En Kamioka, los neutrinos son detectados usando un tanque de 50 kilotones de agua purificada en donde se encuentran los más de 13.000 detectores del Super Kamiokande, enterrado 1.000 metros bajo el monte Ikenoyama. Este fenómeno de transformación de los neutrinos de un tipo a otro se denomina oscilación de neutrinos”.

Según Pinzón, en este tanque los neutrinos y los antineutrinos interactúan, y se determina si hay una diferencia en la forma en que oscilaron; entonces es un indicador de que la materia y la antimateria funcionan de forma diferente y de que existe un fenómeno conocido como violación de carga paridad, que predice cómo se pueden alterar las proporciones de materia y antimateria, haciendo que una de las dos prime sobre la otra.

“Esta respuesta nos ayuda a entender por qué el universo es dominado por la materia, pues la violación de carga paridad es un principio de la cosmología con el que buscamos comprender, efectivamente, si la materia y la antimateria funcionan de forma diferente”, asegura.

De hecho, recientemente, T2K presentó nuevos resultados que refuerzan la posibilidad de que la simetría entre la materia y la antimateria puede ser violada durante la oscilación de los neutrinos. Este análisis, que refuerza otros indicios obtenidos en 2016, se basa tanto en el estudio del doble de datos acumulados respecto a los usados el año anterior como en un nuevo método de análisis de datos de neutrinos y antineutrinos, utilizando un novedoso algoritmo de reconstrucción de eventos para interacciones en el detector Super Kamiokande.
“La observación sirve para rechazar la hipótesis de que los neutrinos y los antineutrinos oscilan con la misma probabilidad con un nivel de certeza del 95 por ciento, pero no es definitiva. En física, para reclamar un descubrimiento se requiere una certeza de más de 99,9999 por ciento. T2K espera alcanzar una certeza de 99.7 por ciento alrededor del año 2026”.

NICOLÁS BUSTAMANTE HERNÁNDEZ

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