¿Por qué en el universo hay más materia que antimateria?

“Si Dios Todopoderoso me hubiera preguntado cuando la creación, le hubiera recomendado algo más sencillo”. Alfonso X “El Sabio”, rey de Castilla y León, cuando le explicaron el sistema de epiciclos.

 

por Julio García.

Una de las interrogantes que siguen abrumando tanto a científicos como a profanos es el hecho de ¿por qué existe más materia que antimateria en el universo? ¿por qué estamos formados por materia y no por antimateria?, y, en general ¿qué debemos considerar para hacer una distinción entre los términos materia y antimateria?, ¿en qué consisten sus diferencias y similitudes si es que las hay?

La materia, según la Real Academia de la Lengua Española, es “la realidad primaria de la que están hechas las cosas”, también define a la materia como la “realidad espacial y perceptible, que, con la energía, constituye el mundo físico”. A partir de estas definiciones ¿podríamos afirmar entonces que la antimateria sería lo opuesto a la materia en términos de lo que están hechas las cosas y la realidad primaria? Probablemente no, ya que la antimateria no necesariamente representa la antítesis o lo opuesto a la materia ya que la única diferencia entre la materia y la antimateria es su carga eléctrica, por lo demás sus constituyentes fundamentales como la masa son los mismos: así tenemos que un protón tiene una carga eléctrica positiva, mientras que un antiprotón, su partícula antagónica, tiene carga negativa; lo mismo sucede con el electrón (carga negativa), cuyo opuesto es el positrón con carga positiva. Y aunque les parezca extraño, también el neutrón, aunque no tiene carga eléctrica, tiene una partícula opuesta con la misma masa llamada antineutrón, donde la diferencia entre ambas reside en el “color” y disposición de sus quarks (partículas aún más fundamentales que las descritas anteriormente), donde un neutrón está formado por antiquarks (dos antiquarks abajo y uno arriba).

Ahora bien: si la antimateria, como hemos visto, es similar a la materia ordinaria salvo, como hemos dicho, por su carga eléctrica ¿por qué nos es tan difícil detectarla y percibirla a través de nuestros sentidos o de otros instrumentos?

Una de las explicaciones que tiene mayor peso es que la antimateria estuvo presente desde el origen del universo conviviendo con la materia ordinaria en esa sopa caliente y amorfa de partículas y antipartículas que paulatinamente se fue enfriando. La interrogante es: si la antimateria convivía en iguales proporciones con la materia desde el origen del universo, ¿qué acontecimientos desencadenaron su desaparición? Hoy sabemos que si por ejemplo hacemos chocar un electrón y un positrón (su partícula contraria) estos, en cuestión de milésimas de segundo, terminarán siendo energía. Energía que se manifestará como un destello luminoso. De hecho, las llamadas explosiones de rayos gamma, que suceden en el interior de estrellas como las supernovas o en los núcleos de galaxias activos como la de la Vía Láctea, son precisamente consecuencia de la aniquilación entre un par positrón-electrón, que de como resultado la producción de una inmensa cantidad de energía en forma de fotones: las partículas de la luz.

Ahora imagínense un escenario como el descrito anteriormente pero en el que no solamente intervengan dos, o cientos o millones de pares de partículas, sino miles de billones y billones de partículas chocando unas con otras, como sucedió poco después del Big Bang. Evidentemente, la enorme cantidad de energía liberadaa producto de ese gran suceso es imposible de visualizar o siquiera cuantificar, aunqueafortunadamentete, en 1964, dos investigadores estadounidenses de los Laboratorios Bell, Arnos Penzias y Robert Wilson, descubrieron casualmente el remanente de ese gran destello, de esa gracoaliciónón de partículas y antipartículas, que lleva por nombre radiación de fondo de microondas. Gracias al estudio de esta radiación que hoy se manifiesta en forma de ondas de radio, podemos saber que, afortunadamente, el universo no es tan simétrico como pensábamos, que si hubiese habido la misma proporción de materia y antimateria, hace 15,700 millones de años, seguramente no estaríamos aquí presentes por una razón simplemente cuantitativa: la misma proporción de materia y antimateria hubiese impedido la formación de planetas, estrellas y galaxias, porque todo se habría convertido en un destello de energía. Lo que aún no se sabe bien a bien es qué hubiera pasado si el universo se hubiese decantado por la antimateria en lugar de por la materia: ¿seguirían imperando las mismas leyes físicas que hoy nos rigen? Seguramente sí, porque lo que hace diferente a la materia de la antimateria es solamente su carga eléctrica.

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Radiación de fondo de microondas descubierta por Penzias y Wilson en 1964

Sin embargo, la pregunta que seguramente quedará sin respuesta, y esto ya pertenece a un terreno más bien filosófico, más que físico, es ¿qué hay detrás de esta “elección” por parte del universo para decantarse por la materia y destruir la antimateria?, ¿es esto una decisión o es más bien producto del azar y la casualidad? Quienes pertenecen a alguna religión seguramente afirmarán que nada de esto es producto la casualidad y que, por el contrario, tiene que haber una causa y una razón que los humanos nunca podremos conocer: posiblemente un Dios que mueve los hilos de este entramado. Por el contrario, desde el punto de vista científico, el cual yo defiendo, aunque posiblemente me equivoque, debe de existir una causa puramente racional, basada en la experimentación, que lo explique todo. De hecho, recientemente, apareció publicado un artículo en la web de la BBC, donde se habla de nuevas pistas para resolver el misterio de la antimateria. Y es que investigadores del acelerador de partículas Tevatron, que se encuentra en Estados Unidos, han podido observar, a partir del choque entre protones y antiprotones, que a partir de estas colisiones, por razones aún todavía desconocidas, se produce en 1% más de materia que antimateria, es decir, que contrario a lo que se pensaba anteriormente, el resultado de chocar protones y antiprotones no da como resultado la producción de energía a un 100 por ciento, sino que existe un desvío del uno por ciento a favor de la materia. De todas maneras, han señalado también los científicos detrás de este experimento, este 1% por ciento que favorece a la materia sobre la antimateria, resulta una cifra extremadamente baja para explicar por qué hay mas materia que antimateria, aunque, evidentemente, esto ya es un gran avance.

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