Los cient\u00edficos que trabajan en el destructor de \u00e1tomos m\u00e1s grande del mundo han captado una extra\u00f1a part\u00edcula subat\u00f3mica en el acto de cambiar de materia a antimateria. El descubrimiento podr\u00eda ayudarnos a comprender c\u00f3mo se salv\u00f3 el universo de la aniquilaci\u00f3n total poco despu\u00e9s de su expansi\u00f3n en todo lo que hoy conocemos.<\/p>\n\n\n\n
Utilizando datos de la segunda ejecuci\u00f3n del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), los investigadores de la Universidad de Oxford detectaron el mes\u00f3n encanto, una peque\u00f1a part\u00edcula que contiene una versi\u00f3n de materia y antimateria del quark, el bloque de construcci\u00f3n fundamental de la materia, transform\u00e1ndose de nuevo y adelante entre los dos estados.<\/p>\n\n\n\n
Cada part\u00edcula tiene una antipart\u00edcula con la misma masa, vida \u00fatil y giro at\u00f3mico, pero con la carga opuesta. Algunas part\u00edculas, como el fot\u00f3n (part\u00edculas de luz) son su propia antipart\u00edcula, mientras que otras pueden existir como materia y antimateria al mismo tiempo, gracias a las extra\u00f1as peculiaridades de un fen\u00f3meno llamado superposici\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n\n\n\n
El mes\u00f3n encanto cae en esta categor\u00eda final. La superposici\u00f3n cu\u00e1ntica, que surge de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, o las extra\u00f1as reglas que gobiernan el mundo de lo muy peque\u00f1o, permite que las part\u00edculas diminutas existan en muchos estados diferentes a la vez, esencialmente como una mezcla de diferentes part\u00edculas, hasta que dichas part\u00edculas se observan y se elige una. estado para aterrizar. En lugar de ser s\u00f3lo part\u00edculas, tambi\u00e9n son como peque\u00f1as ondas, con la magnitud de estas ondas en cualquier punto dado en el espacio representando la probabilidad de encontrar una part\u00edcula en ese punto.<\/p>\n\n\n\n
Cuando el mes\u00f3n encanto (formalmente llamado D0) y su contraparte antipart\u00edcula (anti-D0) existen en superposici\u00f3n, las ondas de D0 y anti-D0 se superponen de varias maneras para formar otras dos part\u00edculas de materia, llamadas D1 y D2, que tambi\u00e9n est\u00e1n en un estado de superposici\u00f3n. Aunque D1 y D2 est\u00e1n formados por los mismos ingredientes de part\u00edculas (D0) y antipart\u00edculas (anti-D0) entre s\u00ed, tienen mezclas ligeramente diferentes de cada uno, lo que les da diferentes masas y tiempos de vida. Lo contrario tambi\u00e9n es cierto; D1 y D2 tambi\u00e9n pueden superponerse para producir D0 o anti-D0, dependiendo de c\u00f3mo se agreguen uno encima del otro.<\/p>\n\n\n\n
“Se puede pensar que el D0 est\u00e1 hecho de una mezcla de D1 y D2, o que D1 est\u00e1 hecho como una mezcla de D0 y anti-D0, son solo dos formas de ver los mismos fen\u00f3menos”, dijo el coautor Chris Parkes, un f\u00edsico experimental de la Universidad de Manchester y portavoz del LHC, dijo a Live Science.<\/p>\n\n\n\n
Debido a que la masa de estas ondas de part\u00edculas decide su longitud de onda y, por lo tanto, c\u00f3mo interfieren entre s\u00ed, la diferencia de masa entre el D1 m\u00e1s pesado y el D2 m\u00e1s ligero decide qu\u00e9 tan r\u00e1pido el mes\u00f3n encanto cambia entre su materia (D0) y antimateria (anti-D0).<\/p>\n\n\n\n
Y esta diferencia de masa es absolutamente min\u00fascula: solo 3.5×10 ^ menos 40 onzas (o 0.00000000000000000000000000000000000000001 kilogramos).<\/p>\n\n\n\n
Para hacer una medici\u00f3n tan precisa, los investigadores observaron 30,6 millones de mesones encantadores justo despu\u00e9s de que se formaron cuando dos protones se estrellaron juntos dentro del LHC. Los mesones encantadores solo viajan una fracci\u00f3n de pulgada antes de descomponerse en part\u00edculas m\u00e1s ligeras, pero los detectores ultraprecisos dentro del acelerador de part\u00edculas permitieron al equipo comparar los mesones encantadores que viajaron la distancia m\u00e1s corta con los que fueron m\u00e1s lejos. Luego, los investigadores usaron esa diferencia para calcular la diferencia de masa entre los dos estados posibles.<\/p>\n\n\n\n
Esta es la segunda vez que se detecta una part\u00edcula oscilando entre materia y antimateria de esta manera, siendo la primera una medici\u00f3n de 2006 del mes\u00f3n de extra\u00f1a belleza. Pero detectar esto en el mes\u00f3n encanto fue mucho m\u00e1s dif\u00edcil porque, por lo general, la part\u00edcula inestable se desintegra antes de que pueda hacer el cambio, seg\u00fan los investigadores.<\/p>\n\n\n\n
“Lo que hace que este descubrimiento de la oscilaci\u00f3n en la part\u00edcula del mes\u00f3n encanto sea tan impresionante es que, a diferencia de los mesones de belleza, la oscilaci\u00f3n es muy lenta y, por lo tanto, extremadamente dif\u00edcil de medir dentro del tiempo que tarda el mes\u00f3n en descomponerse”, dijo el coautor Guy Wilkinson, un f\u00edsico experimental de la Universidad de Oxford, en un comunicado.<\/p>\n\n\n\n
Las part\u00edculas que pueden dar el salto entre la materia y la antimateria son importantes porque se encuentran en el n\u00facleo de uno de los mayores misterios de la ciencia: por qu\u00e9 existe el universo en primer lugar.<\/p>\n\n\n\n
Seg\u00fan The Standard Model, la teor\u00eda que describe las part\u00edculas fundamentales que componen el universo, la materia y la antimateria fueron creadas en cantidades iguales por el Big Bang. Sin embargo, el universo en el que vivimos est\u00e1 compuesto casi en su totalidad por materia. Y debido a que la materia y la antimateria se aniquilan entre s\u00ed al entrar en contacto, el universo deber\u00eda haberse aniquilado a s\u00ed mismo en el mismo momento, o poco despu\u00e9s, en que comenz\u00f3. Entonces, \u00bfcu\u00e1l fue la causa del desequilibrio?<\/p>\n\n\n\n
Algunas hip\u00f3tesis sugieren que part\u00edculas como el mes\u00f3n del encanto podr\u00edan haber salvado al universo material de la aniquilaci\u00f3n, especialmente si pasan de la antimateria a la materia con m\u00e1s frecuencia que al rev\u00e9s. Con un LHC actualizado que se volver\u00e1 a encender en septiembre despu\u00e9s de haber estado cerrado durante m\u00e1s de tres a\u00f1os, y las investigaciones de mesones similares programadas para el experimento Belle II de Jap\u00f3n, el descubrimiento de m\u00e1s pistas puede no estar tan lejos.<\/p>\n\n\n\n