Una posible respuesta a una pregunta cósmica fundamental
Un nuevo estudio teórico sugiere que un tipo de partícula hipotetizado desde hace mucho tiempo pudo dominar brevemente el presupuesto energético del universo recién nacido, cambiando el ritmo de expansión cósmica y ayudando a crear las condiciones en las que la materia acabó imponiéndose a la antimateria.
La candidata es el neutrino dextrógiro, una contraparte hipotética de los neutrinos detectados en la naturaleza. El trabajo, publicado en Physical Review Letters el 8 de septiembre, no informa del descubrimiento de una partícula así. En cambio, ofrece un escenario en el que estas partículas podrían resolver parte de un enigma más profundo: por qué el universo observable contiene tanta materia.
La pregunta nace de una expectativa básica de la física de partículas. En términos generales, los procesos del universo temprano deberían haber producido materia y antimateria en cantidades muy similares. Cuando la materia se encuentra con la antimateria, ambas pueden aniquilarse. Si el equilibrio hubiera permanecido exacto, habría quedado muy poca materia ordinaria para formar estrellas, planetas o personas.
Por qué los neutrinos son inusuales
Los neutrinos se encuentran entre las partículas conocidas más esquivas. Interactúan tan raramente con la materia que enormes cantidades atraviesan la Tierra y a las personas prácticamente sin efecto. El artículo de origen señala que un neutrino solar podría atravesar una capa de plomo de un año luz de grosor antes de interactuar con un solo átomo.
Los científicos han detectado tres sabores de neutrinos, y estos pueden cambiar entre sabores mientras se desplazan. Este comportamiento depende de un efecto cuántico que exige que los neutrinos tengan masa. Sin embargo, el Modelo Estándar de la física de partículas describe los neutrinos como partículas sin masa, lo que deja una discrepancia entre el marco teórico y la observación.
Una ampliación propuesta introduce neutrinos dextrógiros. En la terminología de la física de partículas, la quiralidad se refiere al espín de una partícula en relación con su dirección de movimiento. Los neutrinos detectados son levógiros. Un neutrino dextrógiro sería diferente en un aspecto decisivo: no sentiría la fuerza nuclear débil del mismo modo que su homólogo conocido.
Una era breve con un efecto enorme
Según la nueva propuesta, los neutrinos dextrógiros podrían haber transportado más energía que todos los demás componentes del universo temprano durante un breve intervalo después del Big Bang. Tal dominio habría acelerado la expansión del universo.
Cambiar la velocidad de expansión no es un ajuste menor. En el cosmos temprano, las interacciones entre partículas y el enfriamiento cósmico se producían rápidamente. El momento de esos acontecimientos determina qué reacciones siguen activas, cuándo dejan de estar en equilibrio y qué componentes sobreviven a épocas posteriores.
Los investigadores sostienen que un periodo temprano dominado por neutrinos dextrógiros podría haber retrasado interacciones clave. Ese retraso, a su vez, podría alterar las condiciones en las que surgió o persistió el desequilibrio entre materia y antimateria. El resultado ofrece una posible vía para explicar por qué la materia no fue borrada por completo.
La propuesta conecta dos problemas abiertos: el origen de la masa de los neutrinos y el origen del universo dominado por la materia. Esta conexión resulta atractiva porque plantea si una sola ampliación del Modelo Estándar podría tener consecuencias en escalas radicalmente distintas, desde el comportamiento subatómico hasta la evolución del cosmos.
Hipótesis, no detección
El estudio debe leerse como una posibilidad teórica, no como evidencia de que existan neutrinos dextrógiros. No se ha detectado ninguno y el artículo de origen describe la partícula como hipotética.
La distinción es fundamental. Una explicación satisfactoria del desequilibrio entre materia y antimateria debe hacer más que contar una historia plausible. Tiene que encajar con lo que ya se sabe sobre los neutrinos, el universo temprano y las interacciones entre partículas, y producir predicciones que futuras observaciones o experimentos puedan comprobar.
El valor del estudio reside en definir un papel cosmológico específico para partículas consideradas durante mucho tiempo en los esfuerzos por ampliar el Modelo Estándar. Si el escenario se perfecciona, los investigadores podrán estudiar si sus consecuencias previstas son compatibles con las mediciones de la historia del universo y con las búsquedas de nuevos comportamientos de los neutrinos en el laboratorio.
Por qué la idea es científicamente importante
La cosmología suele reconstruir indirectamente los primeros momentos del universo. Los científicos no pueden observar los primeros instantes después del Big Bang del mismo modo que observan una galaxia cercana. En su lugar, comparan modelos teóricos con las huellas posteriores dejadas por la evolución cósmica y con el comportamiento de las partículas medido hoy.
Eso hace que las propuestas sobre el universo temprano sean poderosas, pero exigentes. Un modelo debe vincular la física microscópica con consecuencias a gran escala sin contradecir las pruebas establecidas. Los neutrinos dextrógiros son candidatos especialmente atractivos porque los neutrinos ya apuntan a una física más allá de la descripción más sencilla del Modelo Estándar.
- Los neutrinos conocidos cambian de sabor, lo que indica que tienen masa.
- Por tanto, la predicción del Modelo Estándar de neutrinos sin masa es incompleta.
- Los neutrinos dextrógiros ofrecen una posible ampliación de ese marco.
- El nuevo estudio explora cómo también podrían afectar al equilibrio entre materia y antimateria del universo.
El escenario seguirá siendo especulativo hasta que pueda contrastarse con un conjunto más amplio de pruebas. Pero ilustra cómo las preguntas sin resolver sobre una partícula casi invisible pueden relacionarse con la mayor pregunta de todas: por qué el universo contiene la materia necesaria para que exista algo.
Este artículo se basa en informaciones de Live Science. Leer el artículo original.
Originally published on livescience.com
