Una partícula olvidada podría resolver el misterio sobre el origen del universo

Científicos de la Universidad de Southampton (Reino Unido) han presentado una nueva teoría sobre el origen del cosmos, que sugiere que el universo primitivo fue moldeado por una partícula antigua que ha pasado desapercibida durante décadas.

El nuevo artículo se publica en Physical Review Letters, que forma parte de las revistas de la Sociedad Americana de Física. Su investigación aborda uno de los mayores enigmas de la física moderna: cómo la materia triunfó sobre la antimateria tras el Big Bang.

Según las teorías actuales, ambos deberían haberse aniquilado mutuamente tras una explosión colosal, dejando solo un universo vacío de energía pura.

Pero los físicos de la Universidad de Southampton en colaboración con el Instituto Indio de Tecnología de Kanpur afirman haber encontrado una pista en un neutrino, una de las partículas más ligeras del universo.

El equipo descubrió que un pariente de estas partículas, a menudo ignorado y conocido como neutrino pesado «desacoplado», podría haber contribuido a que la materia predominara sobre su contraparte.

El autor, el doctor Rishav Roshan, de Southampton, comenta: «Este neutrino pesado desacoplado ha sido descartado durante mucho tiempo como un detalle de fondo irrelevante en la física de partículas. Sin embargo, se desintegra increíblemente despacio».

A medida que el cosmos se enfriaba tras el Big Bang, la partícula vivió lo suficiente como para apoderarse temporalmente de la densidad energética del universo y desencadenar un período dominado por la materia. «La mayoría de las teorías sobre por qué la materia se impuso a la antimateria ignoraron la partícula pesada desacoplada porque los expertos la consideraron demasiado débil como para tener algún impacto en las demás», añade el doctor Roshan.

Sin embargo, los investigadores de Southampton y Kanpur descubrieron que la partícula olvidada podría afectar la asimetría partícula-antipartícula, esencial para nuestra existencia. «El mero hecho de que estemos aquí demuestra que se produjo una asimetría entre materia y antimateria», agrega el doctor Roshan.

«El neutrino desacoplado modificó la temperatura en el universo primitivo a la que las partículas fundamentales, como los electrones y otros leptones, interactuaban con sus antipartículas con la ayuda del bosón de Higgs del Modelo Estándar. Esta temperatura actúa como un interruptor que determina cómo se generó el desequilibrio entre materia y antimateria», señala.

Por su parte, el doctor Sudipta Show, del Indian Institute of Technology (IIT) Kanpur en India y coautor del artículo, aporta que los hallazgos cambian nuestra comprensión de cómo el universo primitivo se expandió tan rápidamente después del Big Bang. Añade: "Nos ofrece una nueva explicación de cómo triunfó la materia.

«El drástico cambio en la expansión temprana del cosmos deja huellas de cambios distintivas pero detectables, por ejemplo, en las ondas gravitacionales primordiales. Estas señales de ondas gravitacionales nos abren nuevas vías para desentrañar la evolución del universo primitivo después del Big Bang», precisa.