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Posible explicación al origen de la materia en el cosmos

El campo de Higgs habría propiciado el ‘dominio’ de las partículas sobre las antipartículas, tras el Big Bang


¿Por qué existe la materia si, al principio del universo, había la misma cantidad de materia que de antimateria, y ambas tienden a destruirse mutuamente? La explicación podría estar en el campo cuántico de Higgs. Según investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), dicho campo habría provocado un pequeño exceso de partículas de materia sobre la cantidad de antipartículas; un exceso que dio origen a estrellas, planetas y gases.





Colisión con un bosón de Higgs desintegrándose en fermiones. Foto: Bianchi, Riccardo Maria. Fuente: CERN.
Colisión con un bosón de Higgs desintegrándose en fermiones. Foto: Bianchi, Riccardo Maria. Fuente: CERN.
Se cree que, tras el Big Bang, la gran explosión que dio origen al Universo, había un equilibrio entre las partículas elementales (protones, electrones, etc.) y sus correspondientes antipartículas, que son como las primeras en masa y espín (momento angular), pero se diferencian de ellas en su carga eléctrica.

Sin embargo, con el paso del tiempo, ocurrió algo que aún resulta desconcertante para los cosmólogos: que las partículas “ganaron” a las antipartículas. Es decir, que la materia prevaleció sobre la antimateria. Por eso, en el universo existen hoy estrellas y planetas.

Los científicos no han encontrado nunca la explicación a esta primacía. Ahora, un equipo de físicos de la Universidad de California en Los Ángeles ofrece una posible solución al misterio.

La clave: el campo de Higgs  

Alexander Kusenko, profesor de física y astronomía de dicha Universidad, y sus colaboradores proponen que esta asimetría materia-antimateria podría estar relacionada  con el bosón de Higgs, partícula propuesta teóricamente hace medio siglo, y cuya existencia fue finalmente constatada en 2012, en experimentos realizados en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN.
 
Más concretamente, estaría vinculada a lo que se conoce como campo de Higgs, que es un campo cuántico que, según el modelo estándar de física de partículas, hace que todas las partículas adquieran masa.
 
En los momentos posteriores al Big Bang, según Kusensko y sus colaboradores, el campo de Higgs habría sido mucho mayor de lo que es actualmente, y habría propiciado que hubiese un pequeño exceso de partículas de materia sobre la cantidad de antipartículas. En otras palabras, habría favorecido que las masas de las partículas y de las antipartículas fueran temporalmente desiguales.  
 
De esta forma, y a pesar de que siempre que una partícula y una antipartícula se encuentran desaparecen emitiendo dos fotones o un par de otras partículas, un pequeño número de partículas consiguió ‘sobrevivir’, para dar lugar a las estrellas, los planetas, y el gas del universo actual. Todo esto ocurrió a medida que el universo, en sus estadios iniciales, se enfriaba.
 
Época importante en la evolución del cosmos
 
El planteamiento de los físicos de la UCLA es consistente con los resultados obtenidos en el LHC, que han señalado que el campo de Higgs, en los primeros momentos tras el Big Bang, era mucho más grande que su "valor de equilibrio” actual.
 
Posteriormente, se habría producido una relajación de este campo cuántico, que pasó de su gran valor tras el Big Bang hasta el mínimo del potencial efectivo del presente. Esta etapa habría sido clave en la evolución del Universo, explican los investigadores en un artículo publicado en la prestigiosa revista Physical Review Letters.

Referencia bibliográfica:
 
Alexander Kusenko, Lauren Pearce, Louis Yang. Postinflationary Higgs Relaxation and the Origin of Matter-Antimatter Asymmetry. Physical Review Letters (2015). DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.061302.
 
 


Jueves, 26 de Febrero 2015
Redacción T21
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1.Publicado por Beatriz el 17/03/2016 23:53
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