Por qué no hay antimateria en el cosmos. No hay casi ninguna antimateria en el universo. Además nadie lo sabe. Este se conoce como la violación CP
Según la teoría del Big Bang después de la “explosión” se habrían creado cantidades iguales de materia y antimateria en el universo temprano. Pero lo inexplicables es que hoy, todo lo que vemos está hecho casi completamente de materia.
Si las leyes de la física son simétricas entre la materia y la antimateria, el Universo que vemos hoy es imposible. Sin embargo, aquí estamos, y nadie sabe por qué.
Por qué el universo que vemos hoy está hecho enteramente de materia es uno de los misterios más grandes de la física moderna. Si hubiera habido una cantidad igual de ambos tipos de materia, todo en el universo habría sido aniquilado
Qué es la antimateria
Es posible que hayas oído hablar de la antimateria. Es como la materia normal, con las mismas propiedades y las mismas habilidades para formar átomos y moléculas, excepto por una diferencia crucial: tiene una carga opuesta.
Por ejemplo fijémonos en el electrón, por ejemplo. Masa de 9.11 x 10 -31 kg. Giro cuántico de 1/2. Carga de -1.6 x 10 -9 culombios.
El electrón tiene una partícula de antimateria gemela llamada el positrón. El positrón tiene una masa de 9.11 x 10 -31 kg. Giro cuántico de 1/2. Carga de +1.6 x 10 -9 culombios.
Es lo mismo para cualquier otra partícula elemental. Hay una gemela del lado oscuro para el quark , el neutrino, el muón, y así sucesivamente. Todas las partículas fundamentales que forman nuestra vida diaria tienen un compañero, que vive justo al otro lado del muro.
Eso está muy bien, excepto por una cosa, que es un gran problema para los físicos. Hasta donde podemos entender la teoría y ver en las observaciones, no solo la materia y la antimateria se combinan así, sino que son simétricas. Cada partícula de materia normal producida en una reacción se combina con su hermano antimateria.
El cosmos no presenta simetría
Este es otro de los desafíos de la física , por qué se ha desequilibrado la balanza materia vs antimateria. Este desbalance ha revelado una nueva fuente de esta asimetría entre la materia y la antimateria.
Las partículas elementales de antimateria tienen la misma masa atómica que sus homólogos de materia, pero sus características eléctricas, como la carga son opuestas.
Todas las interacciones entre partículas que hemos observado experimentalmente, nunca ha creado o destruido una sola partícula de materia sin crear o destruir también un número igual de partículas de antimateria.
Qué entendemos por simetría
La simetría física experimental de partículas es estricta:
- Si creamos un quark o lepton, también creamos un antiquark o antilepton
- Cada vez que se destruye un quark o un leptón, también se destruye un antiquark o un antilepton
Los leptones y antileptones creados o destruidos deben equilibrarse en cada familia de leptones, y cada vez que un quark o lepton experimenta una interacción, colisión o decaimiento, el número neto total de quarks y leptones al final de la reacción (quarks menos antiquarks, leptons menos antileptones) es el mismo al final como al principio
La única forma en la que hemos cambiado la cantidad de materia en el Universo ha sido cambiar también la antimateria del Universo en una cantidad exactamente igual.
La producción simétrica de materia y antimateria
La producción de pares de materia / antimateria (izquierda) a partir de energía pura es una reacción completamente reversible (derecha), con materia / antimateria aniquilando de nuevo a energía pura.
El positrón cargado positivamente, por ejemplo, es la antipartícula del electrón cargado negativamente. Las partículas de materia y antimateria siempre se producen como un par y, si entran en contacto, se aniquilan entre sí, dejando atrás la energía pura el famoso fogonazo que nos habían contado en la escuela.
La materia y la antimateria se crean y destruyen juntas, parece que el universo no debería contener más que energía sobrante.
Las evidencia observables son claras. Todas las estrellas, galaxias, nubes de gas, cúmulos, supercúmulos y estructuras de mayor escala en todas partes, parecen estar hechas solo de materia
Por qué no hay evidencias de antimateria en el Universo
Todos sabemos que cuando la antimateria y la materia se encuentran en el Universo, se produce una explosión brutal de energía debido a la aniquilación de partículas y antipartículas. ( E =mc2 )
Pero la realidad ves muy distinta. No observamos ningún rastro de materia que se aniquile con antimateria en las escalas más grandes. Tampoco vemos evidencia de que algunas de las estrellas, galaxias o planetas que hemos observado estén hechas de antimateria.
Los rayos gamma característicos que esperaríamos ver si algunas partes de antimateria chocaran (y aniquilaran) con las partes importantes no se manifiestan. En cambio, los que vemos donde miremos es materia en todas partes.
La realidad observada parece imposible: por un lado, no hay forma conocida, dadas las partículas y sus interacciones en el Universo, para producir más materia que la antimateria. Pero por otro lado, todo lo que vemos está definitivamente hecho de materia y no de antimateria.
Es verdad que sí se observa la aniquilación de materia y antimateria en algunos ambientes astrofísicos extremos, pero solo alrededor de fuentes hiperenergéticas Este es el caso de los agujeros negros masivos.
Casi no vemos fuentes de rayos Gamma
Pero cuando la materia y la antimateria se encuentran en el Universo , son malas noticias. En este caso, la mutua desintegración produce rayos gamma de frecuencias muy específicas, que luego podríamos detectar. Pero el medio interestelar e intergaláctico está lleno de material, y la falta completa de estos rayos gamma es una evidencia de que no hay grandes cantidades de partículas de antimateria circulando por todo el Universo.
Si pusiéramos una única partícula de antimateria en nuestra galaxia, solo duraría unos 300 años antes de ser aniquilada con una partícula de materia. Esa restricción nos dice que, dentro de la Vía Láctea, la cantidad de antimateria no puede ser más de 1 parte en un cuatrillón (1015) en comparación con la cantidad total de materia.
En escalas más grandes, de galaxias satélites, galaxias mayores de la Vía Láctea e incluso las escalas de cúmulos de galaxias, las restricciones son menos estrictas pero aún muy fuertes.
Con observaciones que abarcan distancias que van desde unos pocos millones de años luz hasta más de tres mil millones de años luz, no hemos observado las emisiones de rayos X y rayos gamma que esperaríamos por la aniquilación de materia.
Incluso en grandes escalas cosmológicas, el 99.999% de lo que existe en nuestro Universo es definitivamente materia (como nosotros).
Pero entonces cómo hemos llegamos hasta aquí. Nuestro Universo está hecho de mucha materia y prácticamente sin antimateria, si las leyes de la naturaleza son completamente simétricas entre materia y antimateria.
No hay explicación de la asimetría
Una explicación es que el Universo nació asimétrico . Pero esto es indemostrable en la actualidad.
Otra , cuando el Universo era muy caliente y denso, algo sucedió para crear la asimetría. Entonces recurrimos a los de siempre. Debemos lograr pruebas experimentales para descubrir el origen de la materia en nuestro Universo y que justifiquen la realidad asimétrica de nuestro Universo.
Bibliografía relacionada con el tema
There’s Almost No Antimatter In The Universe, And No One Knows Why
The Universe’s Dark Secret: Where Did All the Antimatter Go?
Películas relacionadas con la Antimateria
El profesor de simbología religiosa Robert Langdon, absorto en la investigación de una antigua secta satánica, la de los «Illuminati», busca el arma más mortífera de la humanidad (antimateria), que algunos miembros de esta secta han introducido en el Vaticano. Langdon y una científica italiana se lanzan a una carrera contrarreloj para evitar el desastre. Tras «El código da Vinci», Tom Hanks vuelve a interpretar al profesor Langdon. (FILMAFFINITY)