materia y antimateria

por **lilian** Lun Mar 12, 2012 3:29 am

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Nuevos datos acerca de por qué la materia venció a la antimateria

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Posted: 11 Mar 2012 09:34 AM PDT

El
detector LHCb ha observado por primera vez la ruptura de la simetría
entre materia y antimateria en la desintegración de la partícula
conocida como mesón Bs. Hasta ahora solo se había observado este
fenómeno en las desintegraciones de otro mesón, lo que supuso el Nobel
de 2008 a Kobayashi y Maskawa.

materia y antimateria Materia-antimateria-300x177

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Diagrama
que explica por qué nuestro universo está formado sólo por materia.
Crédito: Hitoshi Murayama. (Editado por Felipe Campos.)

El experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ha
publicado la primera observación directa de la ruptura de la simetría
materia/antimateria (fenómeno que se conoce en Física de partículas como
“violación CP”) en las desintegraciones del mesón Bs. Es la primera vez
que se observa este fenómeno en este tipo de partícula.

Hasta ahora se había observado el fenómeno en otra partícula similar,
hallazgo que le valió el premio Nobel a los físicos japoneses Kobayashi
y Maskawa en 2008. Los científicos de la colaboración LHCb, entre los
que hay grupos de la Universidad de Santiago de Compostela (USC),
Universidad de Barcelona (UB) y la Universidad Ramón Llull (URL), han
publicado los resultados en el repositorio digital arXiv y enviado a la revista Physical Review Letters.

El experimento LHCb está diseñado para estudiar la ruptura de la
simetría entre materia y antimateria. Según la teoría, en el Big Bang se
crearon iguales cantidades de materia y de antimateria, una especie de
réplica idéntica a la materia en todo excepto en su carga eléctrica, que
es negativa. Si se mantuviese la simetría, materia y antimateria
debieron aniquilarse entre sí, pero en algún punto se produjo una
asimetría, la materia “venció” a la antimateria y formó los átomos que
componen galaxias, estrellas, planetas y todo lo que existe. Los
científicos aún no saben por qué.

Los quarks, que junto con los leptones son los ‘ladrillos’ que
componen la materia que conocemos, se agrupan en tres formas básicas o
réplicas. La primera forma la materia ordinaria de la que estamos
compuestos, básicamente protones y neutrones. Las otras dos están
formadas por el quark charm (c) y el strange (s), y por los quarks muy
pesados como el beauty (b) y el top (t).

LHCb ha observado por primera vez de forma directa la ruptura de la
simetría CP en las desintegraciones del mesón Bs, que contiene en su
composición un quark pesado beauty (b) y un antiquark strange (s). Puede
verse a simple vista en los datos tomados en 2011 por LHCb cómo el
ritmo de desintegración de este mesón y el de su antipartícula difieren
en una cantidad del 27%, lo que supone una significacion estadística
superior a tres desviaciones típicas o sigmas, que los científicos
consideran suficiente para mostrar una primera evidencia de esta
asimetría.

La observación de LHCb tiene gran importancia porque es la primera
vez que se observa la ruptura directa de la simetría materia/antimateria
en transiciones entre quarks que involucran todas las formas conocidas.
Hasta ahora se conocía la falta de simetría CP directa en las
desintegraciones de otro mesón formado por el quark b, el B0, cuyas
observaciones le valieron el Premio Nobel a los físicos japoneses
Kobayashi y Maskawa en el año 2008. Estos científicos habían postulado
que el origen de la falta de simetría materia/antimateria se encontraba
precisamente en la existencia de distintas réplicas de quarks.

Intensas asimetrías materia-antimatiria

El hallazgo realizado por LHCb es especialmente importante porque
pone de manifiesto que las asimetrías materia-antimateria observadas en
las desintegraciones de los quarks b siguen siendo muy intensas cuando
se observan otras réplicas distintas de las observadas hasta ahora. Es
pronto para saber con exactitud si las medidas realizadas encajan bien
dentro del Modelo Estándar de Física de Partículas, la teoría que
describe las partículas fundamentales y sus interacciones, o bien
suponen nueva física, ya que ello requiere cálculos teóricos detallados y
comparaciones con otras medidas relacionadas.

La teoría de Kabayashi-Maskawa del Modelo Estándar tiene un déficit
importante a la hora de explicar la creación de las galaxias, formadas
casi exclusivamente por materia, sin apenas antimateria. Las medidas
actuales proporcionan nueva evidencia de una violación CP elevada en
réplicas de quarks hasta ahora inexploradas.

Junto con los resultados anteriormente citados, el experimento LHCb
presenta en esta misma publicación nuevas medidas de la asimetría
materia/antimateria en el mesón B0, de producción más abundante en el
LHC que el mesón Bs. Estas medidas superan en precisión cualquiera de
las existentes hasta la fecha y confirman una asimetría de -8.9% para
este mesón. Solo un análisis detallado de éstas medidas en su conjunto
permitirá saber hasta qué punto el Modelo Estándar permite describir los
datos.

El mesón Bs es objeto preferente de estudio en el experimento LHCb
del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN). Durante el año
2011 y en 2012, LHCb ha publicado el descubrimiento de varias nuevas
desintegraciones del mesón Bs, entre ellas su desintegración en un par
de partículas extrañas y neutras, realizada por el grupo de la
Universidad de Santiago de Compostela y publicada en Physics Letters B.

Fuente: SINC

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