Un nuevo estudio puede ayudar a responder uno de los misterios más grandes del universo: ¿Por qué hay más materia que antimateria? Esa respuesta, a su vez, podría explicar por qué existe todo, desde átomos hasta agujeros negros.
Hace miles de millones de años, poco después del Big Bang, la inflación cósmica extendió la pequeña semilla de nuestro universo y transformó la energía en materia. Los físicos creen que la inflación inicialmente creó la misma cantidad de materia y antimateria, que se aniquilan entre sí por contacto. Pero luego sucedió algo que inclinó la balanza a favor de la materia, permitiendo que todo lo que podemos ver y tocar surja, y un nuevo estudio sugiere que la explicación está oculta en ondas muy pequeñas en el espacio-tiempo.
"Si comienzas con un componente igual de materia y antimateria, terminarás sin nada", porque la antimateria y la materia tienen una carga igual pero opuesta, dijo el autor principal del estudio Jeff Dror, investigador postdoctoral en la Universidad de California. , Berkeley e investigador de física en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. "Todo simplemente se aniquilaría".
Obviamente, todo no se aniquiló, pero los investigadores no están seguros de por qué. La respuesta podría involucrar partículas elementales muy extrañas conocidas como neutrinos, que no tienen carga eléctrica y pueden actuar como materia o antimateria.
Una idea es que aproximadamente un millón de años después del Big Bang, el universo se enfrió y experimentó una transición de fase, un evento similar a cómo el agua hirviendo convierte el líquido en gas. Este cambio de fase llevó a los neutrinos en descomposición a crear más materia que antimateria en una "pequeña, pequeña cantidad", dijo Dror. Pero "no hay formas muy simples, o casi cualquier forma, de investigar y comprender si realmente ocurrió en el universo primitivo".
Pero Dror y su equipo, a través de modelos y cálculos teóricos, descubrieron una forma en que podríamos ver esta transición de fase. Propusieron que el cambio habría creado hilos de energía extremadamente largos y extremadamente delgados llamados "cuerdas cósmicas" que aún impregnan el universo.
Dror y su equipo se dieron cuenta de que estas cadenas cósmicas probablemente crearían ondas muy leves en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales. Detecta estas ondas gravitacionales y podemos descubrir si esta teoría es cierta.
Las ondas gravitacionales más fuertes en nuestro universo ocurren cuando ocurre una supernova o explosión de estrella; cuando dos grandes estrellas orbitan entre sí; o cuando dos agujeros negros se fusionan, según la NASA. Pero las ondas gravitacionales propuestas causadas por cuerdas cósmicas serían mucho más pequeñas que las que nuestros instrumentos han detectado antes.
Sin embargo, cuando el equipo modeló esta transición de fase hipotética bajo varias condiciones de temperatura que podrían haber ocurrido durante esta transición de fase, hicieron un descubrimiento alentador: en todos los casos, las cadenas cósmicas crearían ondas gravitacionales que serían detectables por futuros observatorios, como el Antena espacial de interferómetro láser de la Agencia Espacial Europea (LISA) y el Big Bang Observer propuesto y el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro Deci-hertz de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (DECIGO).
"Si estas cadenas se producen a escalas de energía suficientemente altas, de hecho producirán ondas gravitacionales que pueden ser detectadas por observatorios planificados", dijo a Live Science Tanmay Vachaspati, físico teórico de la Universidad Estatal de Arizona que no formó parte del estudio.
Los hallazgos fueron publicados el 28 de enero en la revista Physical Review Letters.
Nota del editor: Esta historia se actualizó para corregir las organizaciones a cargo de LISA. Está dirigido por la Agencia Espacial Europea, no por la NASA, que colabora en el proyecto.
