Unha partícula esquecida podería explicar por que estamos aquí

Na imaxe,  Nebulosa do Cangrexo, na constelación de Tauro / NASA, ESA, J DePasquale (STScI)

"O máis belo que podemos experimentar é o misterioso. É a fonte de todo a arte e a ciencia verdadeiros". Albert Einstein deixou escrita esta reflexión en O mundo como eu o vexo, unha recompilación dos seus pensamentos sobre a ciencia, a existencia e a natureza humana. O físico insistía en que non debemos conformarnos co inexplicable, e defendía a idea de que a nosa capacidade de asombrarnos ante o que aínda ignoramos é, precisamente, o que nos impulsa a buscar respostas. Sen curiosidade, a ciencia perdería unha das súas razóns de ser.

E, sen dúbida, o maior de todos os misterios, o que contén a todos os demais, é a orixe do Universo. Como chegou a existir todo o que existe? Como empezou todo? As mellores mentes da Terra levan séculos buscando unha resposta. Hoxe contamos con teorías que explican boa parte da evolución do cosmos, pero aínda ignoramos que sucedeu nalgúns dos seus primeiros instantes. Ata o punto que Stephen Hawking chegou a dicir que comprender o comezo do Universo "poida que sexa unha tarefa máis aló das nosas capacidades, pero polo menos debemos intentalo".

Xusto iso, volver intentalo, é o que acaba de facer un equipo de investigadores da Universidade de Southampton, en Reino Unido, e do Instituto Indio de Tecnoloxía de Kanpur. Nun artigo publicado en Physical Review Letters, Rishav Roshan e Sudipta Show suxiren que un vello coñecido da física teórica, un neutrino pesado practicamente apartado dos modelos habituais, puido desempeñar un papel importante na historia máis temperá do cosmos. A súa influencia, de feito, axudaría a explicar un dos enigmas fundamentais da nosa existencia: por que hai materia no Universo en lugar dun inmenso baleiro.

Segundo as teorías vixentes, inmediatamente despois do Big Bang debeu xerarse unha cantidade idéntica de materia que de antimateria. Pero sabemos que se ambas as entran en contacto, destrúense mutuamente nun fogonazo de enerxía pura. Por tanto, tras o nacemento do espazo e o tempo, a materia e a antimateria deberían aniquilarse sen remedio, deixando tras de si un Universo ermo, un vasto océano de radiación sen galaxias, sen estrelas e, por suposto, sen nós.

Pero estamos aquí. E ademais acompañados por billóns de planetas, estrelas e galaxias que, segundo esa idea, non deberían existir. Naqueles críticos instantes iniciais, algo debeu suceder para que unha pequena fracción de materia lograse sobrevivir á carnicería. Segundo o Consello Europeo para a Investigación Nucler (CERN), un dos maiores centros de física do mundo e sede do Gran Acelerador de Hadróns (LHC), por cada mil millóns de pares de partículas e antipartículas (materia e antimateria) sobreviviu aproximadamente unha partícula de materia. De modo que tras as sucesivas aniquilacións, aquel minúsculo excedente acabou formando todo o que observamos hoxe ao noso ao redor. Algo inclinou a balanza en favor da materia, si, pero que?

A pista de Roshan e Show atópase nunha familia de partículas extraordinariamente esquivas: os neutrinos. Os neutrinos ordinarios carecen de carga eléctrica e apenas interactúan coa materia. Cada segundo, cantidades inxentes deles atravesan o noso corpo sen que o notemos.

Pero os autores do novo estudo centráronse nun parente hipotético moito máis pesado: un neutrino previsto (e aínda non detectado) en determinados modelos teóricos que intentan explicar por que os neutrinos coñecidos teñen masas tan pequenas. O traballo céntrase no membro máis pesado dese conxunto, denominado N3, cuxas interaccións serían tan débiles que permanecería practicamente ’desacoplado’ do resto das partículas.

«Este neutrino pesado desacoplado considerouse durante moito tempo un detalle de fondo irrelevante na física de partículas -explica Roshan-. Con todo, desintégrase incriblemente amodo».

E aí reside a clave. Porque se unha partícula vive o suficiente, pode deixar de ser un mero actor secundario e, a medida que o Universo se foi expandindo e arrefriando, o N3 podería chegar a dominar temporalmente a densidade de enerxía do cosmos. É dicir, durante unha breve etapa, a expansión estaría gobernada por esa partícula de materia e non pola radiación, como adoita supoñerse nos modelos habituais do Universo temperán.

Pero que ten que ver iso coa nosa existencia? Moito máis do que parece, porque ao cambiar o ’ritmo’ de expansión do Universo, tamén puideron cambiar as condicións nas que interactúan as súas partículas.

Para entender o impacto desta suposición, podemos visualizar a este neutrino pesado como un termostato ou interruptor mestre nos albores do tempo. No seu estudo, o equipo detalla matematicamente como a longa vida desta partícula freou e alterou a historia térmica do Universo primitivo, atrasando procesos fundamentais.

«O feito de que esteamos aquí en absoluto demostra que se produciu unha asimetría entre materia e antimateria -engade Roshan. O neutrino desacoplado modificou no Universo primitivo a temperatura á que as partículas fundamentais, como os electróns e outros leptóns, interactuaban cos seus antipartículas coa axuda do bosón de Higgs do Modelo Estándar. Esta temperatura actúa como un interruptor que dá forma a como se construíu o desequilibrio entre materia e antimateria».

Que unha soa partícula, ao decaer con extremada lentitude, puidese alterar o equilibrio térmico do cosmos temperán é algo que o cambia todo. Pero a ciencia esixe probas. E como podemos demostrar hoxe a influencia dunha escorregadiza partícula que se desvaneceu hai máis de 13.800 millóns de anos?

Desde logo, non será sinxelo. Para empezar, o neutrino proposto non se detectou aínda directamente, aínda que os científicos sinalan posibles ’pistas’ nas oscilacións de neutrinos e nas ondas gravitacionais primordiais, ondulacións do espazo-tempo que poderían conservar a pegada dos acontecementos máis antigos do cosmos.

Segundo Show, "o cambio dramático na expansión temperá do Universo deixa marcas distintivas, pero potencialmente detectables, por exemplo, nas ondas gravitacionais primordiais". Os investigadores cren que os futuros observatorios espaciais poderían chegar a detectar eses débiles sinais, que para Show "abren novas vías para reconstruír a evolución do Universo despois do Big Bang".

Estamos, sen dúbida, ante un deses formidables desafíos que, como dicía Einstein, «son a fonte de todo a arte e a ciencia verdadeiros».

FONTE:  José Manuel Nieves/abc.es/ciencia