Analiza UNAM desbalance entre materia y antimateria del Universo

Con el proyecto MexNICA, científicos mexicanos participan en el mega experimento internacional que estudia el origen del Universo y las posibles causas del desbalance entre materia y antimateria, así como las propiedades de la materia nuclear a altas temperaturas y densidades.

Se trata del proyecto “Multipurpose Detector” (MDP) del Nuclotron-based Ion Collider Facility (NICA), que se desarrolla en el laboratorio Joint Institute for Nuclear Research, JINR, de la Federación Rusa. En este trabajo científico participan 30 países y entre ellos México.

Las instituciones mexicanas que colaboran son: la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), la Universidad Autónoma de Sinaloa, el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), así como las universidades de Colima y de Sonora, y la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP).

El proyecto es liderado por el investigador del Instituto de Ciencias Nucleares de la máxima casa de estudios, José Alejandro Ayala Mercado, quien explicó a UNAM Global, la participación de la delegación mexicana.

La gran explosión del Big Bang, que sucedió hace aproximadamente 13 mil 800 millones de años, dio lugar al surgimiento tanto de partículas como de antipartículas, es decir, originó tanto la materia como la antimateria.

Sin embargo, en algún momento, durante la subsecuente evolución del Universo, la primera prevaleció sobre la segunda y hasta el momento se desconoce la razón.

Ayala Mercado explicó que teóricamente la gran explosión produjo una partícula de antimateria por cada partícula de materia, que tendría la misma masa pero con carga eléctrica opuesta. Cuando una entra en contacto con la otra, éstas se aniquilan mutuamente produciendo radiación.

También, de acuerdo con el especialista, las antipartículas pueden aglomerarse para formar átomos de antimateria. Por ejemplo, un antielectrón (electrón con carga positiva, también llamado positrón) y un antiprotón (un protón con carga negativa) podrían formar un átomo de antimateria, el átomo de antihidrógeno, de la misma manera que un electrón y un protón forman un átomo de hidrógeno.

La antimateria se produce en colisiones muy violentas de partículas que vienen del espacio exterior, conocidas como la radiación cósmica, con los átomos de la atmósfera terrestre, comentó el especialista.

El investigador explicó que NICA es un colisionador de núcleos de átomos pesados, y ha sido diseñado para acelerar este tipo de partículas a velocidades cercanas a la luz y luego hacerlos que choquen entre sí.

De esta forma, los científicos podrán estudiar las propiedades fundamentales de la materia y de hecho, las condiciones que se pueden alcanzar son similares a las surgidas fracciones de segundo después del Big Bang.

Explicó que la materia se presenta en tres estados: sólido, líquido y gaseoso, pero agregó otro posible estado que es el de un plasma, donde las partículas con carga se encuentran libres. El plasma de quarks y gluones es un ejemplo de este cuarto estado de la materia y se produce en estas colisiones nucleares a altas energías.

La materia nuclear sujeta a altas temperaturas y densidades, mayores a las que se presentan en condiciones normales, presenta también transiciones de fase a este plasma. Con NICA buscan identificar la naturaleza de estas transiciones de fase.

NICA podrá estudiar los cambios de estado entre la materia nuclear ordinaria y el plasma de quarks y gluones en un rango mayor de temperaturas y densidades que el que se logra con el LHC (el Gran Colisionador de Hadrones del CERN), y podrá describir sus características a medida que la temperatura y la densidad cambien.

Si existiera una proporción mayor entre la materia y antimateria, el universo sería muy distinto. Todo el tiempo habría colisiones que originarían grandes cantidades de radiación debido a los frecuentes encuentros entre partículas y antipartículas.

Los científicos piensan que algo debió pasar en los primeros microsegundos del Big Bang para que se provocara este desequilibrio, y NICA contribuirá a esclarecer al menos parte de lo que pudo haber ocurrido.