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Existir no tiene sentido (o algo así según nuestra física)

Al observar la inmensidad del universo conocido e imaginar todo lo que se encuentra fuera y dentro de él, en las mentres apropiadas una pregunta se hace obvia:

¿Por qué hay algo en lugar de nada?

Sin embargo, me temo que la respuesta a dicho cuestionamiento no puede deducirse de un modo tan simple dadas las leyes de la física que gobiernan nuestro Universo. Especialmente al considerar el Modelo Estándar de la física de partículas, pues este nos dice que:

el Big Bang debió producir materia y antimateria en cantidades simétricas (o iguales) y estas, al tocarse, debían destruirse entre sí.

Es decir que el Universo debió aniquilarse desde un principio y, por ende, ser inexistente.

Impresión artística de la destrucción entre bariones de materia y antimateria en el universo primitivo.

Pero, como sabemos, este no fue el caso.

Por razones desconocidas, una asimetría (o desigualdad) entre la materia y la antimateria a nivel bariónico [1] se presentó durante los primeros instantes de la formación del Universo. Y fue dicha variación, demoninada bariogénesis, la cual dio origen a las cantidades elevadas de materia ordinaria residual que forman la variedad cósmica apreciable hoy en día.

Tan imponente es la porción de materia en el Universo, de hecho, que no existe evidencia alguna, ni siquiera mediante firmas de rayos gamma, que confirme la presencia de estrellas o galaxias hechas de antimateria.

Fotografía de la nebulosa de reflexión IC 2631.

No obstante, en cada una de las interacciones entre partículas que hemos observado, nunca se ha creado o destruido una sola partícula de materia sin crear o destruir un número igual de partículas de antimateria.

Entonces, si no hay forma conocida de hacer más materia que antimateria dada la forma en que las partículas interactúan en el Universo: ¿por qué existe el Universo?

A fines de la década de 1960, el físico Andrei Sakharov identificó tres condiciones necesarias para la bariogénesis, según las cuales el Universo debe:

  1. ser un sistema fuera de equilibrio,
  2. exhibir una violación de las simetrías C y CP y
  3. tener interacciones que violen el número bariónico.
Representación gráfica del modelo estándar de partículas elementales [2].

Solventar la primera es fácil, porque un Universo en expansión con partículas inestables (y/o antipartículas) está, por definición, fuera de equilibrio. Asimismo, la segunda premisa se resuelve de forma sencilla, ya que la simetría “C” (que reemplaza las partículas con antipartículas) y la simetría “CP” (que reemplaza las partículas con antipartículas reflejadas a manera de espejo) son violadas en las interacciones débiles.

Lo cual nos deja un tan solo problema: cómo violar el número bariónico.

En el modelo estándar de la física de partículas, pese a la conservación observada, no existe una ley de conservación explícita en relación al número de bariones (protones y neutrones) o al número de leptones (electrones). En su lugar, solamente es la diferencia entre bariones y leptones, B – L, la cual se conserva.

Y esto nos indica que, bajo las circunstancias propicias no solo podrían formarse protones adicionales, sino que también podrían generarse los electrones necesarios que les acompañen.

Pero cuáles son dichas circunstancias continúa siendo un misterio.

Impresión artística de la sopa primordial de partículas y antipartículas formada durante la juventud del universo.

Mas esto no impide que elaboremos conjeturas especulativas. Por lo que, teoréticamente, existen tres posibilidades principales:

  1. Nueva física en la escala electrodébil podría mejorar, en gran medida, la cantidad de violación de C y CP en el Universo, lo cual conlleva a una asimetría entre la materia y la antimateria. Particularmente, las interacciones de esfalerón, que violan B y L individualmente (pero conservan B – L), podrían generar las cantidades correctas de bariones y leptones requiriendo o prescindiendo de la supersimetría (dependiendo del mecanismo).
  2. Nueva física en base a neutrinos a altas energías podría crear una asimetría fundamental de leptones desde el comienzo (llamada leptogénesis [3]). Luego, los esfalerones, que conservan B – L, usarían tal asimetría de leptones para generar una asimetría bariónica.
  3. Y finalmente la bariogénesis en la escala GUT, pues esta podría suscitar nuevas partículas y relaciones físicas a través de la unificación de la fuerza electrodébil con la fuerza nuclear fuerte.
Representación gráfica del principio de la supersimetría en la física de partículas.

Mas todas estas inferencias guardan la misma idea general:

la posibilidad de comenzar con un universo completamente simétrico capaz de:

  1. obedecer todas las leyes conocidas de la física,
  2. espontáneamente crear materia y antimateria en pares iguales y opuestos, y
  3. acabar con un exceso de materia al final.

Entonces, la moraleja de la historia:

No trate de entender al Universo. Ni siquiera por medio de la Física. Pues este puede hacer y deshacer lo que quiera, sin preocuparse por el sentido detrás de sus acciones.

Gracias por leer. ♥


[1] Asimetría minúscula, pero importante de: 10,000,000,000 bariones de antimateria por cada 10,000,000,001 bariones de materia.

[2] Para más información, visitar: The Standard Model of Particle Physics.

[3] Para más información, visitar: Bariogénesis a través de Leptogénesis.

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