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viernes, 14 de octubre de 2011

Una partícula puede resolver uno de los grandes misterios de la física

Una partícula puede resolver uno de los grandes misterios de la física
La noticia de que unas partículas llamadas neutrinos pueden ser más rápidas que la luz ha convulsionado recientemente el mundo de la física. No es la única idea nueva.

Bira van Kolck, un físico teórico de la Universidad de Arizona, se agarra a otra partícula para plantear una nueva hipótesis que, de confirmarse, también haría pedazos el modelo estándar de la física, las leyes del mundo que conocemos hasta ahora. Los experimentos de Van Kolck señalan que un simple núcleo atómico, el deuterón, está relacionado con el misterioso fenómeno de la reversión temporal -¿puede el tiempo ir hacia atrás en un nivel cuántico?- y puede conducir a la explicación de uno de los mayores enigmas del Universo: el desequilibrio entre la materia y la antimateria. El estudio aparece publicado en Physical Review Letters.

La mayor parte de lo que los físicos saben sobre el Universo puede ser descrito en lo que se llama el modelo estándar de la física de partículas. Desarrollado por el premio Nobel Steven Weinberg, ex director de tesis de Van Klock, este modelo lo contempla todo, desde las leyes de Newton hasta el comportamiento de las partículas subatómicas, lo que se conoce como mecánica cuántica. «Sin embargo, hay un problema que el modelo estándar no explica», apunta Van Klock.

Y es que según las teorías actuales, por cada partícula de materia que existe en el Universo tiene que haber otra de antimateria, con igual masa pero con carga eléctrica opuesta. El problema es que cuando materia y antimateria entran en contacto, se aniquilan mutuamente. Lo cual da lugar a uno de los mayores misterios de la física moderna: si durante el Big Bang se generó igual cantidad de materia que de antimateria, ¿por qué el Universo parece estar hecho por completo de materia ordinaria? ¿Dónde está la antimateria que falta?

UN JUEGO DE BILLAR

La explicación, según el científico, puede estar relacionada con la violación de un raro fenómeno conocido como reversión temporal. ¿Qué significa exactamente? Van Kolck lo compara con un juego de billar. «Supongamos que usted golpea dos bolas una contra otra en la mesa. Supongamos que filma la escena, y la reproduce hacia delante y al revés. Si no dice nada a la persona que lo está viendo, ésta no sería capaz de decir que versión es correcta y cuál está al revés», explica.

Como en la película, el tiempo puede retroceder en las ecuaciones de los científicos que describen nuestro mundo y las ecuaciones todavía cuadran. Por ejemplo, la máxima velocidad de nuestro coche son los kilómetros que puede recorrer por hora o, para un físico, la distancia dividida por el tiempo. Si el tiempo se pone al revés, de manera que se convierte en un número negativo, la ecuación todavía funciona porque las magnitudes de la velocidad y la distancia permanecen iguales.

Pero el sentido común nos dice que el tiempo solo va en un sentido. Las personas envejecen, no se vuelven más jóvenes. «Continuemos con nuestro ejemplo de las bolas de billar -dice Van Kolck-, cuando empiezas el juego hay un triángulo de bolas en el medio, y alguien dispara una bola al conjunto provocando que todas las bolas se dispersen. Si reproducimos la película al revés, la mayoría de la gente dirá que no es realista, porque sería muy raro todas las bolas colisionaran a la vez formando un triángulo».

«La razón por la que percibimos una dirección preferida tiene que ver con el hecho de que es mucho más fácil ir de un estado inicial simple que de uno muy complicado», dice Van Kolck. Por lo que el tiempo puede ser invertido en las ecuaciones de la física sin afectar al resultado, pero los efectos de la inversión del tiempo permanecen imperceptibles en nuestra vida cotidiana.

VIOLACIÓN DE LA SIMETRÍA

«Hasta la década de 1960, lo físicos pensaban que las leyes de la física no cambiaban si el tiempo iba hacia atrás, pero luego se descubrió que hay algunos fenómenos en las partículas subatómicas donde parece que hay una pequeña violación de esta simetría», recuerda el científico. En otras palabras, la versión al revés de la película de las bolas de billar sería un poco diferente a la versión hacia delante. No ocurre al mismo ritmo. Este fenómeno se conoce como violación de la reversión.

De esta forma, ya no existe el equilibrio y, por ejemplo, el coche no va tan rápido si la escena sucede retrocediendo hacia el pasado. Este desequilibrio es el que los físicos creen que puede explicar la cantidad desigual de la materia y la antimateria en el Universo. Pero Klock cree que esa explicación no es suficiente. Aquí es donde recurre al deuterón, un núcleo atómico sencillo. Su simplicidad lo convierte en uno de los mejores objetos de experimentación en física nuclear. Una propiedad de esta partícula, que posee una extraña característica que viola la simetría temporal, es la clave. El científico y su equipo han encontrado mecanismos de la violación de esta simetría que se corresponden con diferentes medidas de momentos magnéticos del deuterón.

Los experimentos con el deuterón probarían las mismas escalas de energía que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN y podría llevar a descubrir una física completamente diferente.

madrimasd.org

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