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¿Resuelto el misterio de la falta de antimateria en el universo?
El descubrimiento de un campo magnético ‘zurdo’ que impregna el universo podría ayudar a explicar un misterio en pie desde hace tiempo – la ausencia de antimateria cósmica. Los planetas, estrellas, gas y polvo interestelar están casi completamente formados de materia «normal» del tipo que conocemos en la Tierra. Pero la teoría predice que debe haber una cantidad similar de antimateria, como la materia normal, pero con la carga opuesta. Por ejemplo, un antielectrón (un positrón) tiene la misma masa que su homólogo convencional, pero un positivo en lugar de carga negativa.
En 2001 Tanmay Vachaspati en la Universidad Estatal de Arizona (EE.UU.) publicó modelos teóricos para tratar de resolver este rompecabezas, que predicen que el universo entero está lleno de campos magnéticos (helicoidales, en forma de tornillo). Él y su equipo se inspiraron para buscar evidencia de estos campos en los datos del telescopio espacial de la NASA, Fermi de Rayos Gamma (FGST).
Lanzado en 2008, detecta rayos gamma (radiación electromagnética con una longitud de onda más corta que los rayos X) de fuentes muy distantes, como los agujeros negros supermasivos que se encuentran en muchas de las grandes galaxias. Los rayos gamma son sensibles al efecto del campo magnético mientras que viajan a través de un largo camino a la Tierra. Si el campo es helicoidal, se imprimirá un patrón en espiral sobre la distribución de los rayos gamma.
Vachaspati y su equipo ven exactamente este efecto en los datos de FGST, lo que les permite no sólo detectar el campo magnético, sino también medir sus propiedades. Los datos muestran no sólo un campo helicoidal, sino también que hay un exceso zurdo – un descubrimiento fundamental de que por primera vez sugiere el mecanismo preciso que condujo a la ausencia de antimateria.
Por ejemplo, los mecanismos que se producen nanosegundos después del Big Bang, cuando el campo de Higgs dio masas a todas las partículas conocidas, predicen campos zurdos, mientras que los mecanismos basados en las interacciones que se producen incluso antes predicen campos diestros.
Ilustración del mapa del cielo mediante el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma (FGST), con la banda central bloqueando los rayos gamma procedentes de la Vía Láctea. Los rayos gamma de diferentes energías están representados por puntos de diferentes colores – puntos rojos representan los lugares de llegada de los rayos gamma muy energéticos, puntos verdes representan una energía inferior, y los puntos azules representan la energía más baja. El nuevo análisis busca patrones en espiral en la distribución de rayos gamma dentro de zonas en el cielo, con rayos gamma de energía más elevada en el centro de la espiral y los rayos gamma de energía inferior más a lo largo de la espiral. Un campo magnético helicoidal en el universo produce un excedente de espirales de un solo tipo – y los datos de FGST muestran un exceso de espirales zurdos. (Crédito: Hiroyuki Tashiro).
Tanto el planeta en que vivimos y su estrella que se componen de materia «normal». A pesar de muchas historias de ciencia ficción, la antimateria parece ser muy rara en la naturaleza. Según Vachaspati, «con este nuevo resultado, tenemos uno de los primeros indicios de que podríamos ser capaces de resolver este misterio».
Este descubrimiento tiene implicaciones amplias, de como un campo magnético cosmológico podría desempeñar un papel importante en la formación de las primeras estrellas y podría sembrar el campo más fuerte que se observa actualmente en galaxias y cúmulos de galaxias.
Fuente: The Daily Galaxy
El descubrimiento del bosón de Higgs, punto de partida para un nuevo modelo del universo
«Sabemos que el Modelo Estándar de la física, que tenemos ahora no explica algunos rompecabezas de la naturaleza «, dijo Ketino «Keti» Kaadze, un investigador asociado en el Fermilab. «Sabemos que tiene que haber otros modelos que pueden explicar fenómenos como la materia oscura y la energía oscura, y por qué podemos tener diferentes generaciones de la misma partícula que son idénticos a excepción de su masa. Encontrar la partícula de Higgs no era el final de la historia. fue el punto de partida de un nuevo horizonte «.
Un estudio publicado recientemente en la revista Nature Physics reports scientists, muestra que han encontrado evidencia de que el bosón de Higgs – una partícula fundamental propuesto en 1964 y descubierto en 2012 – la partícula más buscada por mucho tiempo, es responsable de dar masa a partículas elementales.
«En la naturaleza, hay dos tipos de partículas: fermiones y bosones«, dijo Kaadze, que trabaja en el departamento de física de la Universidad Estatal de Kansas. «Los fermiones, los quarks y los leptones forman toda la materia que nos rodea. Los bosones son responsables de mediar la interacción entre las partículas elementales.»
Sobre la base de los datos recogidos en 2011 y 2012, parte de los cuales se utilizaron para identificar la existencia del bosón de Higgs, los investigadores ven evidencia de que el bosón de Higgs se desintegra en fermiones. Esto también se predijo en 1964, pero no se observó hasta después de que el bosón de Higgs fuerA identificado en 2012, dijo Kaadze.
La observación es clave en el fortalecimiento de lo que se teorizó sobre el bosón de Higgs y es un escalón hacia la construcción de un conocimiento más extenso acerca de cómo funciona el universo, dijo Kaadze.
«Creemos que el bosón de Higgs es responsable de la generación de la masa de las partículas fundamentales«, dijo Kaadze. «Por ejemplo, los electrones adquieren su masa al interactuar con el bosón de Higgs. Cuando los electrones no tienen masa, forman órbitas estables alrededor de los núcleos, lo que permite la formación de materia eléctricamente neutra desde que se formó la tierra y todos nosotros. Incluso un leve cambio de las masas de las partículas fundamentales que nos rodean cambiaría el universo muy drásticamente, y el bosón de Higgs es la pieza central que une todos los elementos. «
Kaadze, junto con otros científicos, fue parte de un equipo que buscó el bosón de Higgs decayendo en un par de leptones tau – fermiones que son equivalentes muy pesados de los electrones. Un segundo equipo también se interesó por el bosón de Higgs en «descomposición en un par de fermiones pesados», llamados quarks belleza. Estas dos muestras de decaimiento ofrecen el mayor potencial del descubrimiento.
Kaadze es uno de los investigadores en el departamento de física de la Universidad Estatal de Kansas fuertemente implicados en la investigación en la Organización Europea para la Investigación Nuclear, CERN. Su investigación se lleva a cabo con el Compact Muon Solenoid, uno de los dos detectores de partículas del Large Hadron Collider‘s que ayudan a los científicos en el CERN a buscar evidencia dle bosón de Higgs.
Otros miembros de la facultad de física de la Universidad Estatal de Kansas que participan en la investigación del CERN Tim, son: incluyen Bolton, Andrew Ivanov y Yurii Maravin.
El bosón de Higgs es el último componente clave necesario para confirmar el modelo estándar de la física de partículas: una teoría de baja energía que explica el funcionamiento del universo en las escalas de longitud más pequeña.
Actualmente se está trabajando a casi el doble de la energía del centro de masa en el CERN. Si se hace, aumentará la capacidad de crear los bosones de Higgs. A su vez, los científicos pueden basarse en los datos en un esfuerzo por explicar los misterios del universo.
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