La Batalla entre Materia y Antimateria

Representación pictórica de violación de CP

Representación pictórica de violación de CP

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¿Alguna vez alguien de vosotros se ha preguntado por qué estamos aquí? Aunque parezca una pregunta absurda, esconde uno de los grandes secretos (hasta la puesta en marcha de LHC) del Universo. Lo que voy a intentar en este post es responder, lo más llana y brevemente posible, a esta pregunta aparentemente sencilla que es la que motivó la construcción de uno de los cuatro grandes experimentos de LHC: LHCb. Comencemos…

La respuesta que cualquier físico de partículas da sobre el tema es la violación de CP, pero ¿qué demonios quiere decir eso?

La primera cosa importante que tenemos que tener en cuenta es que las teorías actuales que tenemos sobre el Universo nos dicen que en el Big Bang se crearon cantidades iguales de materia y de antimateria. La materia es lo que todo el mundo tiene a su alrededor: vosotros, vuestra casa, la pantalla donde miráis esto, absolutamente todo está hecho de materia. La antimateria, a pesar del nombre esotérico que tiene, tiene las mismas propiedades que la materia excepto por la carga eléctrica que está cambiada de signo. Es decir, si los protones de LHC tienen carga positiva, los antiprotones tienen carga negativa.

El segundo hecho importante que tenemos que tener en cuenta es que, si materia y antimateria se encuentran, se aniquilan dando lugar a fotones o, lo que es lo mismo, luz. Aquí es donde llegamos a la parte importante porque, si se crearon en partes iguales pero se aniquilan entre ellas ¿cómo puede ser que hayamos sobrevivido nosotros y todo el Universo que nos rodea?.

La respuesta la encontramos en que existen ciertos tipos de partículas que son capaces de pasar de ser materia a ser antimateria y viceversa. Este proceso se conoce como oscilación. Si esta oscilación hubiese ocurrido a partes iguales tendríamos el mismo problema, pero resulta que no fue así. En algún momento del pasado del Universo, la materia fue beneficiada ligeramente en favor de la antimateria llegando a sobrevivir hasta nuestros dias. Tan ligera fue la diferencia que hoy en dia sólo sobrevive 1 de cada 1.000.000.000 de partículas originales que surgieron del Big Bang. El resto se aniquilaron.

Este desequilibrio está explicado por el mecanismo de violación de CP (Carga-Paridad) y se puede ver en la figura superior. En la figura representamos la carga eléctrica como blanca o negra, o sea que si los pájaros de la derecha son blancos, los antipájaros serán negros. Por otro lado, la Paridad no es más que mirar lo que veríamos a través de un espejo (la derecha es la izquierda, y la izquierda es la derecha). Si no se violase CP, los pájaros a ambos lados deberían ser iguales, sin embargo, si os fijáis bien, la simetria está ligeramente violada, ya que las colas de los pájaros de la derecha apuntan hacia abajo, mientras que los de la izquierda apuntan hacia arriba. Lo mismo sucede en la naturaleza: aunque parezca que materia y antimateria se comporten igual, existen sutiles diferencias que hacen que podamos explicar qué hacemos aquí.

Es en la medida de estas diferencias en donde entra LHCb, que ha sido concebido y diseñado exclusivamente para la medida de precisión de violación de CP.

32 Responses to La Batalla entre Materia y Antimateria

  1. xurxo dice:

    Permitizme que os felicite por el gran trabajo divulgativo que estais haciendo…¡Ojalá nuestros políticos dedicaran la mayor parte de su tiempo libre en leer este tipo de páginas!. Otro gallo nos cantaria.

    • Agustín Cuervo dice:

      Están muy feos un “permitizme” ,un “en leer” y un “nos cantaria”. Quedan mucho más guapos “permitidme”, “a leer” y “cantaría”. Gracias

  2. Dani dice:

    Enhorabuena de verdad. Me está encantando todo lo que escribís.

  3. gargon dice:

    La verdad no me entero muy bien de todo lo que decís aquí, pero mi más sincera enhorabuena por el trabajo que estáis realizando.
    Y gracias por la información ofrecida.

  4. rvazquezgomez dice:

    Pues entonces pregunta y se te contestará, que el objetivo del blog también es la divulgación

  5. BILLYVOLTAGE dice:

    nunca me avia imaginado lo apasionante que es el mundo que me estais enseñando

  6. Green dice:

    ¡Tantas maravillas pueden ser vistas con el LHC! Es una lástima que los de difusión no se hallan informado sobre él. Hay un sin fin de personas que se estan perdiendo de algo impresionante.

  7. DaviD dice:

    Hola, tengo una duda; dejándonos llevar un poco por la imaginación, cómo hubiera sido el universo si, en vez de ser la materia la beneficiada de la oscilación, hubiera sido la antimateria?? habría cambiado algo en el universo? o seria todo igual solo que con carga negativa….

    UN SALUDO

  8. DaviD dice:

    y otra duda jeje, en todo esto, qué sitio ocupa el bosón de higgs?? y cuáles son esas partículas que son capaces de pasar a ser materia o antimateria y a qué es debido??

    MUCHISIMAS GRACIAS

  9. Flete dice:

    Para mi la pregunta es ¿dónde está la antimateria? ¿Cómo se sabe que existe? ¿o ya no existe, quedando sólo el exedente de materia por la violación esa?? ¿tendrá este experimento alguna aplicación práctica a medio plazo?

  10. rvazquezgomez dice:

    Respondiendo a DaviD,

    Tu mismo te has contestado, si hubiese ganado la antimateria la única diferencia que habría es que los protones tendrían carga negativa y los electrones carga positiva, pero con eso no habría ningún problema. El hecho de que hayamos escogido que el electrón es “negativo” es un convenio, lo único que sabemos es que electrón y antielectrón (o positrón) tienen signos opuestos, luego ponle la etiqueta que quieras.

    Al bosón de Higgs todo esto le parece muy bien, porque a él lo único que le importa es la masa y la única diferencia entre materia y antimateria es la carga y no la masa.

    Las partículas que son capaces de oscilar tienen que ser neutras y estar formadas por dos quarks (tecnicamente se llaman mesones). Que conozcamos existen 3 familias de mesones donde esto pueda ocurrir: kaones, mesones B y mesones D (pero esto son sólo nombres). Existe otro mecanismo pero es más complicado de explicar y más largo y no me cabe aquí.

  11. rvazquezgomez dice:

    Respondiendo a Flete,

    La antimateria simplemente se aniquiló con la materia que había en el Universo y nosotros somos el exceso de lo que quedó.

    Se sabe que existe porque se puede crear en el laboratorio bastante facilmente. De hecho, el camino que se siguió fue predecirla teóricamente y luego observarla, lo que fue un gran éxito de la mecánica cuántica. Hoy en día la antimateria nos sirve, por ejemplo, para diagnosticar y curar el cáncer, no se si habeis oido hablar de las técnicas PET (Tomografia de Emisiones de Positrones), pero introduciendo antimateria en tu interior se pueden detectar tejidos cancerosos. No os preocupeis porque eso solo destruye unas pocas partículas de vuestro cuerpo y teneis billones de billones.

    Lo de la aplicación práctica, nunca se sabe para qué en concreto, pero si se sabe que las habrá, como ya las ha habido otras veces. Por ejemplo, el descubrimiento de la antimateria o de los imanes superconductores nos ha llevado a desarrollar técnicas para diagnosticar/curar el cáncer, aunque en un principio nadie se planteó que la antimateria pudiese servir para eso. La futurología es una ciencia inexacta.

  12. Luis CH dice:

    Hola he leido mucho de esto y veo que la materia y la antimateria estan juntas, osea la antimateria es materia tambien y estan las particulas que son neutras por un momento y oscilan pasando de materia a antimateria. Que el vacio en realidad no es vacio y que es generado por particulas que desaparecen y aparecen…pero todo esto donde esta??? Lo que pienso yo es que que todo es infinito, todo esta adentro de algo. cual es el limite de la materia? ya tengo entendido que la materia es energia y hablaer de materia es lo mismo que hablar de energia…, no creo que halla un limite de lo que es materia y si lo hay es porque se da paso a otra dimension.
    Bueno quizas halla dicho cualquier cosa pero si no, espero que piensen tambien en esto.
    Gracias

  13. Guiller dice:

    ¿Y no es fascinante que los trabajos de M. C. Escher (http://www.mcescher.com) sean tan versátiles, hermosos y profundos, y que sirvan de paradigmas para comprender el Universo?

  14. FER dice:

    Una duda: por qué la materia y la antimateria si se unen se aniquilan? No pueden coexistir, es decir no pueden estar ambas presentes, como las dos caras de una moneda? y que en este mesmo sitio en el que me encuentro, y todo lo que soy, esté formado por M y A?
    Hasta luego…

  15. Edgar dice:

    No sabes lo util que resulta ser este blog para mis clases… Que bien… y felicitaciones

  16. Uburian dice:

    Fascinante!!!!! Adoro la física cuántica, es un placer tener este blog para informarme sobre el L.H.C. , la pagina del CERN esta bien, pero aquí entiendo todo mejor.

  17. estherminator dice:

    ma enkantao la imagen de Escher como simil….

  18. Nekila dice:

    Perdonen mi ignorancia, pero…este choque en la mínima escala que pretende hacer este experimento, tiene algún riesgo expansivo? pues, el movimiento de partículas que se genera al ser “imprevisible” en su totalidad…¿c´ópmo podría ser controlado en un caso fortuito de reacciones en cadena inesperadas? Espero sea pertinente mi pregunta, de lo contrario pido me excusen.

  19. farlein dice:

    Habeis comentado que al chocar materia y antimateria se genera luz (fotones). Estos no son materia?no tienen masa? supongo que hasta los mesones tendran masa, por lo que seran materia (+ ó -), y los fotones?

  20. rvazquezgomez dice:

    Ciertamente, los fotones no tienen masa, en cambio los mesones si que la tienen. Si decimos que algo es materia porque tiene masa, entonces los mesones sí que son materia, pero los fotones no. Esto nos dice que los fotones son energia, ahora bien, esta clasificación es un poco engañosa, porque Einstein nos enseñó que E=mc², o sea que la materia y la energia son la misma cosa y que con una puedo crear la otra y viceversa.

  21. joaquin dice:

    En 1932, Carl Anderson, encuentra evidencia fotografica de la existencia del positron
    en fotografias que registran choques de los rayos cosmicos con la materia, un rayo gamma que
    viene del espacio exterior choca con una placa metalica y en el otro extremo se ven huellas de 2
    particulas que siguen trayectorias circulares opuestas, son el electron y su anti-particula.
    Esto confirmo la existencia de la llamada “anti-materia”
    Esto no lo confirma. Lo que ocurrió es que le atrajo una partícula con polaridad contraria y giró alrededor de ella

  22. ricardo dice:

    muy bueno lo recomiendo esta pagina la he utilizado para hacer un trabajo de recerca del LHC

  23. SASUKE dice:

    Me gusta la fisica voy en segundo grado de secundaria me interesa la fisica apenas me voy iniciando en el campo gracias por estas paginas las visitare mas seguido GRACIAS!!!!!!!!!!!!!!!!

    pd:QUE SE LA PASEN CHIDO

  24. carlos dice:

    repondiendo a fer la materia y la antimateria son energia como todo en el mundo pero hablando fisicmente dos particulas de carga diferente no pueden ocupar el mismo espacio

  25. dalton dice:

    La mejor y mas sencilla explicacion gracias y sigan publicando hacen mas interesante cad tema me ayuda nop solo en las tareas sino en mis proyectos ..^^”

  26. fede dice:

    una pregunta cual es la diferencia entre ambas?

    • rvazquezgomez dice:

      Hola fede,

      la diferencia entre la materia y la antimateria es su carga eléctrica, es decir, un protón tiene carga electrica positiva mientras que un antiprotón tiene carga electrica negativa.

  27. La antimateria existió en el principio conjuntamente con la materia para trabajar sobre la expanción del universo, despues se polarizaron las dos energías.
    La antimateria continúa existiendo, solo que nosotros no la detectamos porque nos encontramos en el polo opuesto, es decir, en el lado materia de la realidad universal.
    Las almas desencarnadas viven en el polo de la realidad antimateria, por ello, tampoco pueden ser setectada desde la plaridad densa en que nos encontramos.

  28. Pingback: Tentación. La provocación de nuestra resistencia « Evangelizadoras de los apóstoles

  29. Muy bien!! esto me ayudo mucho en algo que acabo de descubrir en la BIBLIA en el principio genesis la creacion del hombre y la mujer😉 Gracias!!

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