Con la ayuda de simulaciones por computadora, Los investigadores de física de partículas pueden explicar por qué hay más materia que antimateria en el Universo. Las simulaciones ofrecen una nueva forma de examinar las condiciones después del Big Bang, y podría proporcionar respuestas a algunas preguntas fundamentales en física de partículas.

En el modelo estándar de física de partículas, casi no hay diferencia entre materia y antimateria. Pero hay una gran cantidad de evidencia de que nuestro universo observable está compuesto solo de materia; si hubiera alguna antimateria, se aniquilaría con la materia cercana para producir radiación gamma de muy alta intensidad, que no se ha observado. Por lo tanto, averiguar cómo terminamos con una abundancia de materia única es una de las mayores preguntas abiertas en la física de partículas.

Debido a esta y otras lagunas en el modelo estándar, Los físicos están considerando teorías que agregan algunas partículas adicionales de manera que ayuden a resolver el problema. Uno de estos modelos se llama modelo de dos dobles de Higgs, cuales, a pesar del nombre, en realidad agrega cuatro partículas adicionales. Se puede hacer que este modelo concuerde con todas las observaciones de la física de partículas realizadas hasta ahora, incluidos los del Gran Colisionador de Hadrones del CERN, pero no estaba claro si también podría resolver el problema del desequilibrio materia-antimateria. El grupo de investigación, dirigido por un equipo de la Universidad de Helsinki, se propuso abordar el problema desde un ángulo diferente. Sus hallazgos ahora se han publicado en un artículo en el Cartas de revisión física .

Aproximadamente diez picosegundos después del Big Bang, justo en el momento en que se activaba el bosón de Higgs, el universo era un plasma caliente de partículas.

“La técnica de reducción dimensional nos permite reemplazar la teoría que describe este plasma caliente por una teoría cuántica más simple con un conjunto de reglas que todas las partículas deben seguir”, explica el Dr. David Weir, el autor correspondiente del artículo.

"Resulta que cuanto más pesado, las partículas de movimiento más lento no importan mucho cuando se imponen estas nuevas reglas, así que terminamos con una teoría mucho menos complicada ".

Luego, esta teoría se puede estudiar con simulaciones por computadora, que proporcionan una imagen clara de lo que sucedió. En particular, pueden decirnos cuán violentamente desequilibrado estaba el universo cuando se activó el bosón de Higgs. Esto es importante para determinar si había margen para producir la asimetría materia-antimateria en este momento de la historia del universo utilizando el modelo de dos dobles de Higgs.

"Nuestros resultados mostraron que efectivamente es posible explicar la ausencia de antimateria y estar de acuerdo con las observaciones existentes", Comenta el Dr. Weir. En tono rimbombante, haciendo uso de la reducción dimensional, el nuevo enfoque fue completamente independiente de cualquier trabajo anterior en este modelo.

Si el bosón de Higgs se activara de una manera tan violenta, habría dejado ecos. Mientras las burbujas de la nueva fase del universo se nucleaban, como las nubes, y se expandió hasta que el universo fue como un cielo nublado, las colisiones entre las burbujas habrían producido muchas ondas gravitacionales. Investigadores de la Universidad de Helsinki y otros lugares se están preparando para buscar estas ondas gravitacionales en misiones como el proyecto europeo LISA.