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En la UNAM se estudia el desbalance entre materia y antimateria del Universo

Michel Olguín Lacunza / edición Diana Rojas García
La gran explosión del Big Bang dio lugar al surgimiento tanto de partículas como de antipartículas, es decir, originó tanto la materia como la antimateria. Sin embargo, en algún momento, durante la subsecuente evolución del Universo, la primera prevaleció sobre la segunda y hasta el momento se desconoce exactamente por qué.

Pocos microsegundos después de la gran explosión (también conocida como Big Bang), que sucedió hace aproximadamente 13 mil 800 millones de años surgió la llamada sopa de quarks y gluones. Estas partículas son las que forman los protones y neutrones que a su vez constituyen los núcleos atómicos. Los quarks y los gluones interactúan mediante la llamada interacción fuerte nuclear. La gran explosión dio lugar al surgimiento tanto de partículas como de antipartículas, es decir, originó tanto la materia como la antimateria. Sin embargo, en algún momento, durante la subsecuente evolución del Universo, la primera prevaleció sobre la segunda y hasta el momento se desconoce exactamente por qué.

Para estudiar el inicio del Universo y algunas de las posibles causas del desbalance entre materia y antimateria, así como las propiedades de la materia nuclear a altas temperaturas y densidades, surge el mega experimento internacional MDP (Multipurpose Detector) del NICA (Nuclotron-based Ion Collider Facility) en el laboratorio JINR (Joint Institute for Nuclear Research) de la Federación Rusa.

En éste, participan 30 países y México colabora con MexNICA, un equipo conformado por investigadores de seis instituciones nacionales, que son lideradas por José Alejandro Ayala Mercado, investigador del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM. Las otras dependencias mexicanas son la Universidad de Colima, la Universidad de Sonora, el CINVESTAV-CdMx, la Universidad Autónoma de Sinaloa, y la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.

El Universo

En la actualidad, el Universo tiene una cantidad muy grande de materia respecto a la de antimateria. A decir del investigador universitario, teóricamente la gran explosión produjo una partícula de antimateria por cada partícula de materia, que tendría la misma masa pero con carga eléctrica opuesta. Cuando una entra en contacto con la otra, éstas se aniquilan mutuamente produciendo radiación. También, las antipartículas pueden aglomerarse para formar átomos de antimateria. Por ejemplo, un antielectrón (un electrón con carga positiva, también llamado positrón) y un antiprotón (un protón con carga negativa) podrían formar un átomo de antimateria, el átomo de antihidrógeno, de la misma manera que un electrón y un protón forman un átomo de hidrógeno

De acuerdo con el investigador, la antimateria se produce en colisiones muy violentas de partículas que vienen del espacio exterior, conocidas como la radiación cósmica, con los átomos de la atmósfera terrestre. 

NICA 

El investigador explicó que NICA es un colisionador de núcleos de átomos pesados, y ha sido diseñado para acelerar este tipo de partículas a velocidades cercanas a la luz y luego hacerlos que choquen entre sí. De esta forma los científicos podrán estudiar las propiedades fundamentales de la materia. De hecho, las condiciones que se pueden alcanzar son similares a las surgidas fracciones de segundo después del Big Bang. 

Explicó que en la vida cotidiana la materia se presenta en tres estados: sólido líquido y gaseoso. Otro posible estado es el de un plasma, donde las partículas con carga se encuentran libres. El plasma de quarks y gluones es un ejemplo de este cuarto estado de la materia y se produce en estas colisiones nucleares a altas energías. La materia nuclear sujeta a altas temperaturas y densidades, mucho mayores a las que se presentan en condiciones normales, presenta también transiciones de fase a este plasma. Con NICA se podrá identificar la naturaleza de estas transiciones de fase. 

Además, NICA podrá estudiar los cambios de estado entre la materia nuclear ordinaria y el plasma de quarks y gluones en un rango mayor de temperaturas y densidades que el que se logra con el LHC (el Gran Colisionador de Hadrones del CERN) y podrá describir sus características a medida que la temperatura y la densidad cambien.

¿Cómo sería el Universo con la antimateria?

Si existiera una proporción mayor entre la materia y antimateria, el universo sería muy distinto. Todo el tiempo habría colisiones que originarían grandes cantidades de radiación debido a los frecuentes encuentros entre partículas y antipartículas.

Los científicos piensan que algo debió pasar en los primeros microsegundos del Big Bang para que se provocara este desequilibrio y NICA contribuirá a esclarecer al menos parte de lo que pudo haber ocurrido. 

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