5/Ago/04

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Nuevos resultados demuestran dramática diferencia entre materia y antimateria

Los físicos que llevan adelante el experimento Babar en el Centro del Acelerador Lineal de Stanford (Stanford Linear Accelerator Center, SLAC), un laboratorio del Departamento de Energía de EEUU que opera en la Universidad de Stanford, anunciaron hoy excitantes nuevos resultados que demuestran que hay una diferencia dramática entre el comportamiento de la materia y la antimateria. Sus conclusiones fueron presentadas a la revista Physical Review Letters para su publicación online.

El acelerador PEP-II del SLAC hace impactar electrones y su equivalente de antimateria, los positrones, para producir abundantes pares de partículas y antipartículas pesadas exóticas conocidas como mesones B y anti-B. Esas raras formas de materia tienen corta vida, luego de la cual se desintegran para producir otras partículas subatómicas más livianas, como kaones y piones, que son observados en el experimento BaBar.

"Si no hubiese diferencia entre materia y antimateria, tanto el mesón B como el mesón anti-B deberían exhibir exactamente la misma figura de desintegración. Sin embargo, nuestras nuevas mediciones muestran, en cambio, un ejemplo de una gran diferencia en los ritmos de desintegración", dijo el vocero de BaBar Marcello Giorgi, un físico del Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) de la Universidad de Pisa, Italia.

Buscando entre las desintegraciones de más de 200 millones de pares de mesones B y anti-B, los científicos que llevan adelante el experimento BaBar han descubierto impactantes asimetrías materia-antimateria. "Encontramos 910 mesones B desintegrándose en un kaón y un pión, pero sólo 696 mesones anti-B", explicó Giorgi.

Aunque en BaBar y en otros experimentos se habían observado ya asimetrías materia-antimateria, este es el primer caso de desintegraciones B que muestra diferencia con sólo contar la cantidad de desintegraciones de materia y antimateria, un fenómeno conocido como violación directa de paridad de carga (CP).

"Hemos observado señales claras y fuertes de un comportamiento asimétrico de la materia y la antimateria resultante de un mecanismo de violación directa de CP", dijo James Olsen de la Universidad de Princeton, uno de los directores del análisis.

La nueva diferencia de un 13 por ciento de preferencia del mesón B sobre el mesón anti-B empequeñece un efecto similar observado en los kaones de sólo una pequeña incidencia de 4 partes por millón. "El efecto que hemos medido con los mesones B es alrededor de 100.000 veces mayor que para los kaones", dijo Olsen. "La imagen de diferentes tipos de asimetrías materia-antimateria comienza a convertirse en una figura coherente".

Cuando el universo comenzó con el big bang, la materia y la antimateria estaban presentes en cantidades iguales. Pero todas las observaciones indican que vivimos en un universo formado solamente de materia. ¿Qué pasó con la antimateria?

Las responsables por el desbalance materia-antimateria que se produjo en nuestro universo deben ser unas tenues diferencias entre el comportamiento de la materia y la antimateria. Pero nuestro conocimiento de esas diferencias es incompleto e insuficiente, y no justifica el dominio que se observa de la materia. La violación CP es una de las tres condiciones que fueron delineadas por el físico ruso Andrei Sakharov para justificar el desbalance de materia-antimateria que se observa en el universo.

"Este es otro gran logro científico de la factoría B del SLAC", dijo Raymond L. Orbach, Director de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía. "El nuevo resultado del BaBar, y las mediciones que se han dado a conocer de otros aceleradores en el mundo, continúan mejorando nuestra comprensión de la violación CP y finalmente podremos saber por qué el universo visible es sólo de materia".

En el BaBar trabajan unos 600 científicos e ingenieros de 75 instituciones de Canadá, China, Francia, Alemania, Italia, Holanda, Noruega, Rusia, el Reino Unido y los Estados Unidos. El SLAC es financiado por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los EEUU.