Esto es lo que aprenderás al leer este estudio:
En el comienzo del universo, la materia de alguna manera superó a la antimateria, creando el universo repleto de materia que conocemos y amamos hoy.
Científicos de dos grandes experimentos de larga base en Estados Unidos y Japón han unido fuerzas para estudiar los neutrinos —partículas esquivas que podrían ser responsables de que la materia conquiste la antimateria— con aún mayor detalle.
Si bien los datos no permiten discernir si los neutrinos están o no detrás de este misterio, el estudio muestra que las grandes colaboraciones entre experimentos pueden ayudar a que los científicos se acerquen más a la respuesta.
Uno de los mayores misterios del universo es por qué existimos tú, yo, la galaxia o el universo mismo. Según el CERN —el centro neurálgico de la investigación nuclear en la Tierra—, «las partículas de materia y antimateria siempre se producen en pares y, si entran en contacto, se aniquilan mutuamente, dejando tras de sí energía pura».
Según esta lógica, tras esos microsegundos de calor intenso y densidad que marcaron el caótico origen del universo, el resultado debería haber sido simplemente energía pura . Pero, como tú y yo demostramos, no fue así.
La razón por la que la materia finalmente triunfó ha sido objeto de intenso estudio científico durante décadas, y una de las partículas que podría ser vital para desentrañar este misterio de 13.800 millones de años es el neutrino. El problema es que los neutrinos distan mucho de ser colaboradores fáciles en esta búsqueda de respuestas, dada la dificultad que entraña su observación. Los neutrinos carecen prácticamente de masa e interactúan con casi nada; de hecho, cada segundo, 100 billones de ellos atraviesan nuestro cuerpo, pero solo unos pocos interactuarán con nosotros a lo largo de nuestra vida (aunque no lo notemos). En resumen, los neutrinos son lo más cercano a la invisibilidad que se puede alcanzar sin llegar a ser completamente imposibles de detectar directamente.
Para comprender mejor los neutrinos, dos experimentos a gran escala —T2K en Japón y NOvA en Estados Unidos— han aunado esfuerzos para combinar sus datos y realizar un análisis exhaustivo de cómo estas partículas pudieron haber permitido la existencia de la materia en el universo. Los resultados de esta colaboración sin precedentes se publicaron en la revista Nature .
«Al realizar un análisis conjunto, se puede obtener una medición más precisa que la que se podría lograr con cada experimento por separado», afirmó Liudmila Kolupaeva, colaboradora de NOvA y coautora del estudio, en un comunicado de prensa . «Por lo general, los experimentos en física de altas energías tienen diseños diferentes, incluso si persiguen el mismo objetivo científico. Los análisis conjuntos nos permiten aprovechar las características complementarias de estos diseños».
En el estudio, los científicos se centraron en un concepto conocido como « ordenamiento de masas de los neutrinos ». Como señalan los autores, los neutrinos existen en tres estados de masa (ν₁ , ν₂ y ν₃ ) , y cada sabor de neutrino (electrón, muón o tau) es una mezcla de esos estados. El ordenamiento de masas de los neutrinos busca determinar si, de los tres estados de masa, dos son pesados y uno ligero, o viceversa. El ordenamiento de masas «normal» implica que existen dos estados de masa ligera y uno de masa pesada, mientras que una disposición invertida implica lo contrario .
Si se mantiene el orden de masas «normal», es más probable que los neutrinos muónicos se conviertan en neutrinos electrónicos, y menos probable que sus contrapartes de antimateria. Pero, por supuesto, ocurre lo contrario cuando se invierte el orden. La idea es que, si se mantiene el patrón invertido, entonces es posible que los pares materia-antimateria violen la simetría de pares de carga (CP). Desafortunadamente, esta combinación particular de datos no muestra una preferencia clara por ninguno de los dos ordenamientos de masas, por lo que el misterio persiste. Sin embargo, la capacidad de estos dos proyectos —ambos experimentos de larga base— para combinar datos representa un gran avance para la física de partículas.
«Esta ha sido una gran victoria para nuestro campo», declaró Kendall Mahn, portavoz de T2K y coautor del estudio, en un comunicado de prensa. «Esto demuestra que podemos realizar estas pruebas , que podemos estudiar los neutrinos con mayor detalle y que podemos colaborar con éxito».