Los físicos observan partículas del Big Bang en el LHC

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Artículo original escrito por Judy Holmes el 28 de marzo de 2011 y publicado por la Universidad de Syracuse.

Poco después de que los experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del laboratorio del CERN cerca de Ginebra, Suiza, empezaran a arrojar datos científicos el pasado otoño, un grupo de científicos liderados por un físico de la Universidad de Syracuse se ha convertido en el primero en observar el decaimiento de una rara partícula que estaba presente justo después del Big Bang. Estudiando esta partícula, los científicos esperan resolver el misterio de por qué el universo evolucionó con más materia que antimateria.

Liderados por Sheldon Stone, físico de la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Syracuse (SU), los científicos observaron el decaimiento de un tipo especial de mesones B, que se crean cuando protones que viajan casi a la velocidad de la luz impactan uno contra otro. El trabajo es parte de dos estudios que se pulicán en el ejemplar del 28 de marzo de la revista Physics Letters B. Stone lidera el grupo de física de alta energía de la SU, que es parte de un grupo más amplio de científicos (la colaboración LHCb) que llevan a cabo un experimento en el CERN. La Fundación Nacional de Ciencia (NSF) patrocina al grupo de investigación de Stone.

Colisionador de Hadrones LHC CERN


“Es impresionante ver unos resultados físicos tan vanguardistas producidos tan poco después de que se iniciase la recolección de datos en el LHC”, dice Moishe Pripstein, director del programa de Física de Partículas Elementales en la NSF. “Estos resultados son un tributo tanto al ingenio de la colaboración internacional de los científicos como al potencial de descubrimiento del LHC”.

Los científicos están impacientes por estudiar estos mesones B especiales, debido a su potencial para arrojar información sobre la relación entre materia y antimateria momentos después del Big Bang, así como fuerzas aún por describir que dieron como resultado la predominancia de la materia sobre la antimateria.

“Sabemos que cuando se formó el universo a partir del Big Bang, tenía tanta materia como antimateria”, dice Stone. “Pero vivimos en un mundo principalmente compuesto de materia, por tanto, tiene que haber diferencias en el decaimiento de materia y antimateria para que terminemos que este superávit de materia”.

Toda la materia está compuesta de átomos, los cuales se componen de protones (carga positiva), electrones (carga negativa), y neutrones (carga neutra). Los protones y neutrones se componen, a su vez, de partículas aún menores, llamadas quarks. La antimateria está compuesta de antiprotones, positrones (el opuesto a los electrones) y antineutrones, y por lo tanto anti-quarks. Aunque la antimateria normalmente se refiere a partículas sub-atómicas, también puede incluir elementos mayores, tales como hidrógeno o helio. En general, se cree que deberían aplicarse las mismas reglas de la física tanto a materia como anti-materia, y que ambas deberían aparecer en igual cantidad en el universo. Que no jueguen con las mismas reglas, o que no aparezcan en la misma cantidad están entre los mayores problemas sin resolver de la física actual.

Los mesones B son un subgrupo raro y especial de mesones compuestos por un quark y un anti-quark. Aunque los mesones B eran comunes después del Big Bang, se cree que no aparecen actualmente en la naturaleza, y sólo pueden crearse y observarse bajo condiciones experimentales en el LHC o en otros colisionadores de alta energía.  Debido a que estas partículas no juegan con las mismas reglas físicas que la mayor parte del resto de la materia, los científicos creen que los mesones B pueden haber desempeñado un papel importante en la predominancia de la materia sobre la antimateria. Las partículas pueden también proporcionar pistas sobre la naturaleza de las fuerzas que llevaron a esta falta de simetría en el universo.

“Queremos descubrir la naturales de las fuerzas que influyen en el decaimiento de estas partículas [mesones B]”, dice Stone. “Estas fuerzas existen, pero simplemente no sabemos cuáles son. Esto podría ayudar a explicar por qué la antimateria decae de forma distinta a la materia”.

En 2009, el grupo experimental de física de alta energía de la Universidad de Syracuse recibió más de 3,5 millones de dólares de la NSF a través de la Ley de Reinversión y Recuperación de Estados Unidos (ARRA) para su investigación como parte de la colaboración LHCb en el CERN. El LHCb, uno de los cuatro grandes detectores de partículas situados en el anillo del LHC, está dedicado a la búsqueda de nuevos tipos de fuerzas fundamentales de la naturaleza.


Autor: Judy Holmes
Fecha Original: 28 de marzo de 2011
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