El LHC detecta una asimetría crucial entre materia y antimateria

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Equipo Editorial del Sitio Web de Innovación Tecnológica - 17 de julio de 2025

Impresión artística de un barión lambda de belleza, compuesto por un quark arriba, un quark abajo y un quark belleza. [Imagen: Daniel Domínguez/CERN]
Violación de paridad de carga
Los científicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) han identificado por primera vez una diferencia en el comportamiento de la materia y la antimateria en las partículas subatómicas que componen la mayor parte del Universo observable.
El Big Bang debería haber creado cantidades iguales de materia y antimateria, pero prácticamente no vemos antimateria en el universo actual. Una clave para explicarlo reside en encontrar una diferencia en el comportamiento de la materia y la antimateria, conocida como violación de la paridad de carga.
El equipo del detector LHCb ha observado esta diferencia por primera vez en una clase de partículas subatómicas llamadas bariones, que incluye neutrones y protones, que a su vez constituyen los núcleos atómicos. En otras palabras, se ha detectado una violación de la paridad de carga en las partículas que componen la mayor parte de la materia que podemos observar en el Universo.
Esta asimetría en el comportamiento de la materia y la antimateria es predicha por el Modelo Estándar de la física y se había observado experimentalmente durante más de 60 años en partículas subatómicas llamadas mesones (los bosones, piones y kaones son ejemplos de mesones), pero nunca antes se había observado en bariones. A diferencia de los mesones, que están compuestos por dos quarks, los bariones están compuestos por tres quarks.
"La razón por la que se tardó más en observar la violación de CP en bariones que en mesones se debe a la magnitud del efecto y a los datos disponibles", explicó Vincenzo Vagnoni, portavoz del LHCb. "Necesitábamos una máquina como el LHC capaz de producir una cantidad suficientemente grande de bariones y sus contrapartes de antimateria, y necesitábamos un experimento en esa máquina capaz de identificar sus productos de desintegración. Se necesitaron más de 80.000 desintegraciones barionicas para observar por primera vez la asimetría materia-antimateria con esta clase de partículas".

Ilustración de la producción de bariones en una colisión y su desintegración. [Imagen: 10.1038/s41586-025-09119-3]
¿A dónde fue toda la antimateria?
La asimetría de paridad de carga revela una diferencia de comportamiento entre la materia bariónica y la antimateria. Si bien esta violación ya se predijo, no resuelve el problema del desequilibrio entre materia y antimateria en el Universo.
De hecho, la cantidad de violación predicha por el Modelo Estándar es aproximadamente 10 órdenes de magnitud menor (1 x 10−10 ) que la necesaria para explicar la asimetría materia-antimateria observada en el Universo. Esto sugiere la existencia de nuevas fuentes de violación de la paridad de carga, además de las predichas por el Modelo Estándar. La búsqueda de estas violaciones adicionales es una parte importante del programa de física del LHC, pero la falta de resultados hasta el momento indica que seguirá siendo el foco de los futuros aceleradores que puedan sucederlo.
En cualquier caso, descubrir los detalles de esta violación experimentalmente ofrecerá pistas importantes, abriendo oportunidades para futuros estudios teóricos y experimentales sobre la naturaleza de la violación de la paridad de carga. Estos descubrimientos podrían allanar el camino para la búsqueda de nueva física más allá del Modelo Estándar.
"Cuantos más sistemas observemos violaciones de CP y más precisas sean las mediciones, más oportunidades tendremos de probar el Modelo Estándar y buscar física más allá de él", concluyó Vagnoni.
Artículo: Observación de la ruptura de la simetría de carga-paridad en las desintegraciones bariónicas
Autores: Colaboración LHCb. Revista: Nature Physics. DOI: 10.1038/s41586-025-09119-3.Otras noticias sobre:
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