La revista científica Nature ha publicado un hallazgo crucial que arroja luz sobre la prevalencia de la materia sobre la antimateria desde los inicios del universo. Este descubrimiento, realizado por el equipo del experimento LHCb del CERN, en colaboración con el Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE), abre nuevas vías para investigar fenómenos más allá del Modelo Estándar, que es la teoría más completa hasta ahora para explicar el universo y sus componentes elementales.
Tras analizar una vasta cantidad de datos de colisiones en el Gran Colisionador de Hadrón (LHC), la colaboración LHCb ha obtenido la primera evidencia sólida de una asimetría fundamental en la desintegración de los bariones, partículas compuestas por tres quarks, como los protones y neutrones. Aunque ya se habían observado indicios de este fenómeno en 2017 y 2019, los resultados actuales presentan un nivel de certeza estadística significativamente mayor, tal como se detalla en el artículo publicado por Nature.
Nueva comprensión sobre la asimetría CP
Esta asimetría, conocida como violación de carga-paridad (CP), es clave para entender por qué la materia ha dominado sobre la antimateria desde los orígenes del universo. Según María Vieites Díaz, coordinadora adjunta de física en LHCb e investigadora Ramón y Cajal en IGFAE y USC, “el Modelo Estándar de Física de Partículas es uno de los más exitosos, pero no puede explicar fenómenos naturales como el predominio total de la materia en nuestro universo”.
Aunque se había detectado previamente la violación CP en mesones, esta es la primera vez que se observa en bariones. El descubrimiento original fue reconocido con el Premio Nobel de Física en 1980 a James Cronin y Val L. Fitch. “Los avances en el estudio de las diferencias entre materia y antimateria son piezas que nos ayudan a validar las predicciones del Modelo Estándar”, enfatiza Vieites.
Evidencias y retos futuros
La violación CP fue observada en un barión conocido como beauty-lambda (?b), compuesto por quarks 'up', 'down' y 'beauty'. Este resultado es fruto de una eficiente recopilación de datos entre 2011 y 2018, seguida de un análisis detallado que permitió medir con precisión las diferencias entre materia y antimateria.
Vincenzo Vagnoni, portavoz del equipo LHCb, señala que “la razón por la cual tardamos más tiempo en observar esta violación CP en bariones que en mesones se debe al tamaño del efecto y a la cantidad limitada de datos disponibles”. Se necesitaron más de 80.000 desintegraciones para detectar esta asimetría por primera vez.
Perspectivas futuras para el IGFAE
A pesar del avance significativo logrado, aún persisten muchas incógnitas. La magnitud predicha por el Modelo Estándar respecto a la violación CP no es suficiente para explicar completamente la asimetría entre materia y antimateria. Esto sugiere que existen nuevas fuentes de violación CP aún no descubiertas, lo cual representa un reto importante dentro del programa físico del LHC.
El IGFAE es uno de los miembros fundadores del experimento LHCb, que cuenta con cerca de 1800 investigadores provenientes de más de 100 centros en 24 países. Con aproximadamente 40 miembros activos, el IGFAE se posiciona como el equipo español más numeroso dentro del proyecto.
Si (
No(
