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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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Nota



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1.Publicado por Beatriz el 17/03/2016 23:53
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2.Publicado por Trakas el 02/02/2018 21:06
Otra propuesta.

Ceballos-Dosamantes (1897) dice que: todo el Material Cósmico está comprendido en los tres estados fundamentales siguientes:

1° Estado etéreo o primitivo,
2° Estado ponderable o de transición.
3° Estado eléctrico o trascendental.

En el estado etéreo o primitivo se encuentran neutralizados los elementos raíces de los dos polos antitéticos de la Materia; allí, en ese manantial infinito de elementos primos, están las series atómicas correspondientes a futuros estadios evolutivos………..

En este tenor, el Ing. Mario Vázquez Reyna, Vázquez-Reyna (1998), de acuerdo con el conocimiento actual precisa lo siguiente: se llama materia a lo que existe y constituye de modo real y objetivo los cuerpos que generan el espacio inconmensurable.

La materia existe en la forma de átomos aún no bien conocidos, los cuales son las partículas primigenias portadoras de todas las propiedades fundamentales de la materia. Esta proposición es una hipótesis de trabajo que deberá recibir confirmación experimental posterior.

La cuestión de las propiedades de la materia se aborda con el análisis de sus manifestaciones para encontrar las que tiene carácter general, en el sentido de que están presentes en toda la materia.

Lo que se observa es que todo está en movimiento (dinámica), pero que en la mayor parte de la materia que se percibe, está la tendencia al reposo (estática). Esto es el punto de partida de este análisis.

Esta observación sugiere la existencia de materia con una de las dos propiedades mencionadas. La dinámica o la estática. Esta es una cuestión crítica ya que determina un cambio drástico en el concepto de lo que existe.

Según esta noción, la materia es no solo la masa, lo que pesa, sino también lo es, lo que genera el movimiento y es dinámico en todas sus manifestaciones.

Se propone, entonces, que esto que genera el movimiento, es algo a lo que legítimamente se puede llamar materia, una de cuyas propiedades es la energía, que ahora se mide con el trabajo realizado. Un vez que actúa. A esa materia con energía se le llamará MATERIA DINAMICA, en lo sucesivo. Se le concibe como lo que genera las fuerzas dinámicas y vitales de la naturaleza y como responsable o causa de la totalidad de los fenómenos energéticos y vitales, y de la constitución y comportamiento de los seres vivos dinámicos y los no vivos y del fenómeno evolutivo.

Si esto a lo que se propone ser materia con energía ha de ser materia, entonces también debe de poseer, por lo menos, la propiedad de ser extensa.

De la misma manera, se reconoce a la masa con la materia con inercia, por lo cual se opone al cambio de movimiento y al movimiento mismo. A esta materia con inercia se le llamará MATERIA ESTÁTICA, en lo sucesivo. Se le concibe como lo que genera las fuerzas estáticas y opuestas a la vida en la naturaleza y como responsable o causa de la totalidad de los fenómenos inertes y contrarios a la vida, y de la construcción y comportamiento de los seres antagónicos a la vida, y al fenómeno evolutivo. También posee la propiedad de ser extensa.

La observación del comportamiento de la materia que nos rodea, a la cual se reconoce en este trabajo, como la mezcla de las dos clases de materia que se han propuesto, lleva a proponer como propiedad de estas, las siguientes: Generación de espacio (Extensión), Generación de movimiento (energía), Generación de reposo (Inercia), Interacción entre átomos y Asociación integral entre átomos.

Esta proposición tiene múltiples consecuencias de gran alcance, que modifican en su esencia el concepto que se tenga del universo, si este se ve desde el presente punto de vista.

Considérese por ejemplo, la situación en relación con los principios de conservación de la energía y la masa.

Para físicos y químicos lo que importa, desde el punto de vista de sus intereses científicos, es que tales principios se cumplan, independientemente de sus implicaciones relativas a las mismas energía y masa. Por ello es convenientemente examinar de cerca esas implicaciones.

Desde luego, una idea ya contenida en los principios de conservación es la de que la energía se transforma, y que adopta formas distintas entre sí, en cuanto a su manifestación observable. No obstante, este proceso de transformación siempre resulta obscuro, se consideran ser asuntos de la filosofía, más que de la física o la química; pero en realidad resultan ser del mismo tipo de problema que el del origen del universo.

Por otra parte, es necesario notar que la relación entre la materia y sus propiedades, en cuanto se consideran como tales a la energía y a la masa, no es la misma en ambos casos, en el esquema de pensamiento que se desarrolla, ya que la energía se considera una propiedad de la materia dinámica, y la masa es la materia estática en un estado evolutivo determinado, una de cuyas propiedades es la inercia, que resulta ser la propiedad correspondiente de la materia estática, opuesta a la energía. Se ve entonces que el concepto de materia dinámica no existe en el conocimiento científico contemporáneo. Se debe hacer mención de la situación, para introducir el orden necesario en cuanto al uso de los temimos que se tratan.

Así, en este trabajo, en lo sucesivo, se hablará de materia dinámica al referirse a la energía y materia estática cuando se hable de la masa.

Los principios de conservación implican las propiedades de no creación y de no destrucción del ente físico a que se aplican. Estas propiedades se mencionan de otro modo, afirmando que la energía y la masa son de carácter increado y son indestructibles, lo que implica que no tuvieron principio y no tendrán fin. A lo que tienen estas cualidades, por llamarles de alguna manera, se le califica con el adjetivo “eterno”.

Pero se sabe ahora, y se menciona de esta manera por requerirlo el razonamiento, que la masa participa en la constitución de la materia cuyas características podemos medir o ponderar, con nuestros sentidos o con instrumentos en las porciones finitas, bien definidas y pequeñas, que se llaman partículas elementales y de las cuales algunas, se manifiestan durante tiempos extremadamente cortos.

De la misma manera, la sustancia dinámica participa en la constitución de la materia que podemos medir o ponderar, también en porciones finitas, bien definidas y pequeñas, en forma que ha hecho que no se le reconozca como constituyente de esa materia ponderable. Una manifestación conspicua de la materia dinámica es el fotón, del cual la propiedad que mejor conocemos, es la energía que posee, cuyo carácter cuantizado sugiere que la sustancia dinámica está constituida de componentes elementales discretos, a los que en su momento se les asignará el nombre de átomos dinámicos. Desde luego el fotón no es una entidad elemental, sin componentes. Esto sugiere su interacción con las partículas con masa (efecto Compton), en la que se intercambia parte de sí mismo.

Se ha afirmado entonces, que tanto la energía como la inercia son propiedades de las respectivas clases de materia, la que se mueve por sí misma y la que tiende al reposo por sí misma.

Por tanto, en relación con los principios de conservación mencionados y puesto que están aplicados, el de la energía a una propiedad de la materia dinámica, y el de la masa a la propia materia estática, lo cual hace una diferencia importante, se debe reconocer que la materia dinámica tiene el mismo carácter no creado e indestructible de la energía y que por ello, el principio de conservación debe ser aplicado a aquella, de la misma manera que como lo es a la materia estática, que es reconocida con el nombre de masa.

Los principios de conservación considerados, para la materia con energía y la que tiene inercia, ahora deben formularse de la siguiente manera:

La materia dinámica y la materia estática no se crean ni se destruyen.

Estas dos clases de materia interaccionan entre si y se combinan transitoriamente. En sus combinaciones ambas se conservan y cambian su modo de manifestación, lo cual generó la idea que se transforman.

Por su parte, ambas clases de materia constituyen respectivamente, unidades materiales puras, de la respectiva naturaleza, en las que también se conservan.

La idea de transformación de la energía y la masa durante los procesos en que se conservan, debe de referirse ahora al hecho de que en los procesos de interacción y asociación entre las componentes de las dos clases de materia, estas conservan su individualidad en términos de su cacater indestructible y las manifestaciones que dan, son regidos por las respectivas propiedades de los componentes participantes.

A la substancia que tiene masa (materia estática) y energía (materia dinámica), de la que nuestro cuerpo está hecho, y que hiere nuestros sentidos, se llama aquí, materia ponderable y es una mezcla de las dos clases de materia definidas, en estado evolutivo determinado. Puede estar en cualquiera de los estados conocidos como sólido, liquido, gaseoso e ionizados.

La radiación electromagnética se considera ser materia preponderantemente dinámica.

Por otra parte, la totalidad de los átomos que existen, y que son número infinito, posee la propiedad de generar espacio.

La propiedad de generación de movimiento es exclusiva de la materia dinámica. Esta genera el movimiento, moviéndose ella misma y arrastrando consigo aquello que la rodea y que puede mover.

La propiedad de generación de reposo es exclusiva de la materia estática. Esta genera el reposo, poniéndose en reposo ella misma e impidiendo el movimiento de aquello que la rodea y que puede retener.

Estas dos últimas propiedades son contradictorias entre si y constituyen la raíz causal de la contradicción universal. No coexisten en el mismo átomo.

Cada átomo posee como atributo o propiedad una u otra de estas dos propiedades.

La totalidad de los átomos que existen, posee las propiedades de interacción y asociación entre ellos. La propiedad de interacción se da entre todos los átomos y la propiedad de interacción integral se da solo entre átomos de la misma esencia, dinámica o estática.

Esta formulación de las propiedades de la materia se desprende de los principios de conservación, en cuanto que siendo increada la materia, ha sido siempre como lo es actualmente. Es decir, que sus propiedades fundamentales deben tener la calidad de inmutables, o como se menciona en el lenguaje de la Física, son invariantes frente al tiempo y respecto de transformaciones de todo tipo, en caso de que se les describiera con respecto a un marco de referencia. En cambio, en su devenir temporal espacial, su manifestación cambia según el entorno, la circunstancia concreta en que se encuentran los átomos, y el nivel de integración evolutiva que haya alcanzado.

Los átomos de que se habla no han sido todavía concebidos por los físicos y por ello, tampoco han sido descubiertos, puesto que por lo menos, la materia dinámica no se concibe en cuanto tal.

Es necesario por tanto, buscar la comprobación experimental de su existencia, y la descripción teórica de su comportamiento.

La propiedad espacial de la materia consiste en que lo que se conoce como espacio, es propiamente su extensión. Se le reconoce como parte de la materia, y se propone como propiedad de ella.

Así la materia tiene dos propiedades fundamentales, la propiedad espacial y la propiedad de general movimiento, la materia dinámica o la propiedad de generar reposo la materia estática. El componente mínimo de la materia, el átomo, no el átomo del elemento químico, resulta ser una entidad impenetrable a muy cortas distancias y penetrable a grandes distancias, es capaz de ejercer fuerzas hacia fuera de sí mismo, y de asociarse con otros átomos bajo ciertas condiciones.

Las propiedades dinámica y estática de generar movimiento o reposo respectivamente, son la raíz causal de la esencia o naturaleza de los correspondientes átomos o de la correspondiente materia.

La propiedad de asociarse consiste en que los átomos de una misma naturaleza se pueden reunir entre sí, en virtud de fuerzas atractivas que les permiten constituir grupos atómicos que pueden crecer por asociación de nuevos átomos, que de una manera ordenada corresponden de acuerdo con sus propiedades, con los que ya se encuentran en el grupo.

En este contexto, de acuerdo con Vázquez-Reyna (2008), la materia tiene las siguientes propiedades fundamentales:

Primera. Es indestructible, y existe en cantidad infinita, por lo cual la nada no ha existido, no existe, y no existirá jamás, y se generan las leyes de conservación. El orden universal proviene del carácter inmutable de las propiedades de los componentes primigenios de la materia.

Segunda. La materia es impenetrable a muy cortas distancias. Es y tiene su propio espacio. A distancias grandes los espacios de los átomos son penetrables, siendo campos y se superponen generando el espacio ordinario, el cual es, como se dice, propiedad de la materia, y no puede estar vacío, ya que él mismo es materia.

Tercera. La Materia está compuesta de átomos. Los componentes atómicos de la Materia poseen la energía o la inercia, son heterogéneos entre sí, y el carácter de la heterogeneidad es energético o inercial, por ello se generan el movimiento y la oposición a él, la tendencia al reposo, universales, y la diversidad universal.

Cuarta. En virtud de su energía o inercia, los átomos de materia con energía y los átomos de materia con inercia son contradictorios entre ellos, aplican fuerzas hacia fuera de sí mismos y por ello se hacen ponderables. Estos átomos son componentes de los átomos, así llamados, de los elementos químicos.

Quinta. Se asocian los átomos entre sí por su energía, o por su inercia, es decir, se integran entre sí los de la misma esencia, y por su asociación, de los que se mueven, los de la esencia dinámica, generan el movimiento universal, la vida, el proceso universal de integración evolutiva y la diversidad universal, y los de la esencia estática, que se oponen a la vida, generan la gravedad y lo inerte e intentan detener el progreso tendiendo al reposo, sin tregua.

Sexta. La existencia y forma de ser de la materia no dependen de que algún Ser la observe, es decir, existe por sí misma y es, y tiene por ello carácter objetivo.

Séptima. Es cognoscible por sí misma siendo un ser integrado. Y, se reitera, genera el conocimiento de sí misma, por si misma.

Octava. Sus propiedades le son inmanentes, esto es, la constituyen, y no fueron creadas.

Novena. La vida es propiedad de la materia dinámica. Esta propiedad se manifiesta como vida orgánica cuando una entidad dinámica alcanza cierto nivel de integración evolutiva, el de las algas, por ejemplo, en las cuales el fenómeno de la individuación aparece por primera vez en la historia del proceso de integración evolutiva. Y mucho después, a su debido tiempo, aparece la conciencia en los seres que alcanzaron el último nivel de integración evolutiva, logrado hasta la fecha.

Referencias.

Ceballos-Dosmantes, Jesús (1897). Ciencia y religión del porvenir. Eduardo Dublan, impresor. Callejón de Cincuenta y Siete Num. 7. Cd. de México.

Peña y Troncoso, Gonzalo (1904). El dosamantismo es la religión científica. Editores J. I. Guerrero y CIA., Sucs. de F. Díaz de León. Cinco de Mayo y Callejón de Santa Clara. Cd. de México

Vázquez-Reyna, Mario (1998). Reflexiones en torno la materia, la energía y la masa. Anexo B. Cd. de México. ISBN 970-91797-1-3

Vázquez-Reyna, Mario (2008). Teoría general de la Materia. Borrador. Ciudad de México.

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