La primera grieta entre materia y antimateria sacude la física

La simetría rota del universo

Los científicos del experimento LHCb del CERN han observado por primera vez que los bariones y sus contrapartes de antimateria no se comportan exactamente igual al desintegrarse. Este desequilibrio, conocido como violación de carga-paridad (CP), es fundamental para explicar por qué el universo está hecho de materia y no de antimateria. El equipo se centró en los bariones lambda-beauty, partículas compuestas por tres quarks, primas pesadas de los protones y neutrones que forman nuestros átomos.

La diferencia fue del 2,45%, y aunque parezca pequeña, su relevancia es cósmica: en condiciones ideales, materia y antimateria deberían haberse aniquilado mutuamente tras el Big Bang, dejando un universo vacío. Pero una ligera preferencia por la materia, como la ahora confirmada en bariones, pudo inclinar la balanza hacia la existencia.

El análisis de más de 80.000 desintegraciones recogidas entre 2011 y 2018 permitió alcanzar un nivel de certeza de 5,2 sigma, lo que implica que hay solo una posibilidad entre diez millones de que el efecto sea fruto del azar. Este umbral marca el estándar para hablar de descubrimiento en física de partículas.

“La razón por la que tomó más tiempo observar esta violación en bariones que en mesones se debe al tamaño del efecto y a la cantidad de datos necesarios”, explicó Vincenzo Vagnoni, portavoz de LHCb. Solo una máquina como el Gran Colisionador de Hadrones podía generar suficientes bariones beauty y sus contrapartes para hacerlo posible.

Un modelo que se tambalea

La violación CP ya había sido observada hace décadas en mesones, pero nunca en bariones. El hecho de que ahora se confirme en estas partículas pesadas, que componen la mayoría de la materia del universo, valida una predicción clave del Modelo Estándar. Sin embargo, también deja claro que la diferencia observada es insuficiente: el 2,5% no alcanza a explicar por qué casi toda la antimateria desapareció tras el Big Bang.

“La magnitud de la asimetría que encontramos es miles de veces más pequeña que la requerida por los modelos cosmológicos para justificar la composición actual del universo”, señala el estudio publicado en Nature. En otras palabras, el hallazgo confirma el marco teórico actual pero exige ir más allá de él.

Este resultado no solo valida décadas de predicciones: abre un nuevo camino hacia la física más allá del Modelo Estándar. Como afirma el equipo en su artículo, “cuantos más sistemas con violación CP encontremos y mejor midamos sus efectos, más cerca estaremos de descubrir nuevas leyes fundamentales”.

Presentado por primera vez en marzo en la conferencia Rencontres de Moriond, este descubrimiento pone de nuevo en marcha la carrera por entender el origen del universo. Se plantea la posibilidad de que existan otras formas de violación CP aún no descubiertas, o incluso partículas exóticas que podrían haber influido en los primeros instantes del cosmos.

El físico Chris Parkes lo resumió así: “Sin una diferencia en el comportamiento de la materia y la antimateria, no habría materia en absoluto. Esta es la primera evidencia sólida de que los bariones también rompen esa simetría”.

Las huellas invisibles de nuestra existencia

No estamos aquí por accidente. O, al menos, no completamente. Que exista materia —que existamos nosotros— implica una ruptura de equilibrio en las reglas más profundas del universo. Lo que este descubrimiento demuestra es que esa ruptura existe incluso en los bloques fundamentales de nuestra realidad, los bariones. Y eso lo cambia todo.

La física moderna lleva más de medio siglo buscando esta pista. Ahora que la ha encontrado, es como si un código oculto empezara a revelarse: la materia tuvo una ventaja, una ligera inclinación en la balanza cósmica, y gracias a eso, el universo no colapsó en la nada. Pero si esta ventaja no basta para explicar toda la materia observable, ¿qué más estamos pasando por alto?

El hallazgo es doblemente poderoso: confirma lo que ya sospechábamos y nos empuja a seguir buscando. Nos recuerda que las leyes actuales de la física son extraordinarias… pero probablemente incompletas. Tal vez la respuesta definitiva aún no esté escrita en ninguna ecuación, sino esperando a ser descubierta en los próximos choques del LHC o más allá. Y con cada nueva evidencia, nos acercamos no solo a comprender el universo, sino a entender por qué estamos aquí para contemplarlo.