Nueva evidencia de que la materia y la antimateria se puede comportar de forma diferente
Los neutrinos, partículas elementales generadas por reacciones nucleares en el sol, sufren de una crisis de identidad al cruzar el universo, pueden presentarse de tres diferentes "sabores". Sus homólogos de antimateria –que son idénticos en masa, pero contrario a carga y spin (giro)– hagan lo mismo cosa.
Un equipo de físicos entre ellos algunos del MIT ha encontrado diferencias sorprendentes entre el sabor de la oscilación de neutrinos y antineutrinos. Si se confirma, el descubrimiento podría ayudar a explicar por qué la materia, y no la antimateria, domina nuestro universo.
"La gente está muy entusiasmada porque sugiere que hay diferencias entre los neutrinos y antineutrinos”, dice Georgia Karagiorgi, una estudiante graduada del MIT y uno de los líderes de los análisis de datos experimentales producidos por el experimento Booster Neutrino (MiniBooNE) en el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi.
El nuevo resultado, anunciado en junio y presentado a la revista Physical Review Letters, que parece ser una de las primeras violaciones de la simetría CP(*) observadas: la teoría de que la materia y la antimateria debería comportarse de la misma manera. La violación de simetría CP se ha visto antes en los quarks, otro tipo de partículas elementales que componen los protones y los neutrones, pero nunca en los neutrinos o electrones.
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| Foto: Fermilab |
"Si se demuestra que esto es correcto, tendría importantes implicaciones para la física de partículas", dice John Learned, profesor de física en la Universidad de Hawai, que no forma parte del equipo de MiniBooNE.
Hasta ahora, los investigadores disponen de datos suficientes para presentar sus resultados con un nivel de confianza justo por debajo del 99.7 por ciento (también llamado 3 sigma), que no es lo suficientemente alto como para reclamar un nuevo descubrimiento. Para llegar a ese nivel, se requiere 5–sigma de confianza (99.99994 por ciento). "La gente va a exigir una razón muy limpia, resultado de la 5-sigma", dice aprendidas.
Desde la década de 1960, los físicos han estado reuniendo pruebas de que los neutrinos pueden cambiar, u oscilar entre tres sabores diferentes: electrón, muón y tau (electrónico, muónico y tauónico) y, cada uno de ellos, tiene una masa diferente. Sin embargo, aún no han sido capaces de descartar la posibilidad de que más tipos de neutrinos podrían existir.
En un esfuerzo por ayudar a concretar el número de neutrinos, los físicos MiniBooNE enviarán haces de neutrinos y antineutrinos por un túnel de 500 metros, al final del cual se encuentra un tanque de 250,000 galones(2) de aceite mineral. Cuando los neutrinos o antineutrinos chocan con un átomo de carbono en el aceite mineral, los rastros de energía dejados permitirán a los físicos identificar de que sabor son los neutrinos participantes en la colisión. Los neutrinos, que no tienen carga, rara vez interactúan con otras materias, por lo que tales colisiones son raras.
MiniBooNE se creó en 2002 para confirmar o refutar una conclusión controvertida de un experimento en el Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) en Los Álamos National Laboratory. En 1990, el LSND informó que un número, mayor de lo esperado, de antineutrinos parecía ser oscilante en distancias relativamente cortas, lo que sugiere la existencia de un cuarto tipo de neutrino, conocido como "estéril".
En 2007, investigadores del MiniBooNE anunciaron que sus experimentos sobre neutrinos no producen oscilaciones similares a las observadas en LSND. Asimismo, asumieron que el mismo resultado sería válido para antineutrinos.
MiniBooNE luego cambió a modo de antineutrino y los datos fueron recogidos durante los siguientes tres años. El equipo de investigación no tuvo todos los datos hasta principios de este año, entonces se sorprendieron al encontrar más oscilaciones de lo que cabría esperar a partir de sólo tres tipos de neutrinos, el mismo resultado que LSND.
Ya, los físicos teóricos están publicando documentos en línea con teorías para tratar de esclarecer los nuevos resultados. Sin embargo, "no hay una explicación clara e inmediata", dice Karsten Heeger, físico de neutrinos en la Universidad de Wisconsin. "De ‘las uñas hacia abajo’ (sic), necesitamos más datos de MiniBooNE, y entonces necesitaremos, experimentalmente, comprobarlos de una manera diferente."
El equipo MiniBooNE planea reunir datos antineutrino por otros 18 meses. Conrad también espera lanzar un nuevo experimento que utiliza un ciclotrón, un tipo de acelerador de partículas en el que las partículas viajan en un círculo en lugar de una línea recta, para ayudar a confirmar o refutar los resultados MiniBooNE.
(1)La simetría CP se basa en la composición de la simetría C y la simetría P. La primera afirma que las leyes de la física serían las mismas si se pudiesen intercambiar las partículas con carga positiva con las de carga negativa. La simetría P dice que las leyes de la física permanecerían inalteradas bajo inversiones especulares, es decir, el universo se comportaría igual que su imagen en un espejo. La simetría CP es una suma de ambas. (http://es.wikipedia.org/wiki/Violaci%C3%B3n_CP)
(2) Galón. Medida de capacidad para líquidos, usada en Gran Bretaña, donde equivale a algo más de 4.546 L y en América del Norte, donde equivale a 3.785 L (http://buscon.rae.es/draeI/SrvltGUIBusUsual?TIPO_HTML=2&TIPO_BUS=3&LEMA=gal%F3n)
Fuente: New evidence that matter and antimatter may behave differently por Jorge Franchín el 31/08/2010 04:09:00 PM (http://www.scitech-news.com/2010/08/new-evidence-that-matter-and-antimatter.html), Massachusetts Institute of Technology
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Herramienta auxiliar para la traducción:
(http://www.google.com.mx/language_tools?hl=es)
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