Ondulaciones del espacio-tiempo recientemente descubiertas llamadas ondas gravitacionales podrían contener evidencia para probar la teoría de que la vida sobrevivió al Big Bang debido a una transición de fase que permitió que las partículas de neutrinos reorganizaran la materia y la antimateria. explica un nuevo estudio de un equipo internacional de investigadores.

Cómo nos salvamos de una aniquilación total no es una cuestión de ciencia ficción o de una película de Hollywood. Según la teoría del Big Bang de la cosmología moderna, la materia fue creada con una cantidad igual de antimateria. Si se hubiera quedado así, materia y antimateria deberían haberse encontrado y aniquilado eventualmente uno a uno, conduciendo a una completa aniquilación.

Pero nuestra existencia contradice esta teoría. Para superar una completa aniquilación, el Universo debe haber convertido una pequeña cantidad de antimateria en materia creando un desequilibrio entre ellos. El desequilibrio necesario es solo una parte en mil millones. Pero sigue siendo un completo misterio cuándo y cómo se creó el desequilibrio.

“El Universo se vuelve opaco a la luz una vez que miramos hacia atrás alrededor de un millón de años después de su nacimiento. Esto hace que la pregunta fundamental de '¿por qué estamos aquí?' difícil de responder, "dice el coautor del artículo Jeff Dror, becario postdoctoral en la Universidad de California, Berkeley, e investigador de física en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.

Dado que la materia y la antimateria tienen cargas eléctricas opuestas, no pueden convertirse el uno en el otro, a menos que sean neutros eléctricos. Los neutrinos son las únicas partículas de materia neutra eléctrica que conocemos, y son los contendientes más fuertes para hacer este trabajo. Una teoría que muchos investigadores apoyan es que el Universo pasó por una transición de fase para que los neutrinos pudieran reorganizar la materia y la antimateria.

"Una transición de fase es como hervir agua en vapor, o agua de enfriamiento a hielo. El comportamiento de la materia cambia a temperaturas específicas llamadas temperatura crítica. Cuando cierto metal se enfría a baja temperatura, pierde la resistencia eléctrica por completo por una transición de fase, convirtiéndose en un superconductor. Es la base de la resonancia magnética (MRI) para el diagnóstico de cáncer o la tecnología de levitación magnética que hace flotar un tren para que pueda correr a 300 millas por hora sin causar mareos. Como un superconductor, la transición de fase en el Universo temprano puede haber creado un tubo muy delgado de campos magnéticos llamados cuerdas cósmicas, "explica el coautor del artículo, Hitoshi Murayama, Profesor de Física MacAdams en la Universidad de California, Berkeley, Investigador principal del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo, Universidad de Tokio, y científico de la facultad senior del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.

Dror y Murayama forman parte de un equipo de investigadores de Japón, Estados Unidos y Canadá, que creen en las cuerdas cósmicas, luego intentan simplificarse, conduciendo a un pequeño bamboleo del espacio-tiempo llamado ondas gravitacionales. Estos podrían ser detectados por futuros observatorios espaciales como LISA, BBO (Agencia Espacial Europea) o DECIGO (Agencia Japonesa de Exploración Astronáutica) para casi todas las posibles temperaturas críticas.

"El reciente descubrimiento de ondas gravitacionales abre una nueva oportunidad para mirar hacia atrás en un tiempo, ya que el Universo es transparente a la gravedad desde el principio. Cuando el Universo podría haber sido un billón o un cuatrillón de veces más caliente que el lugar más caliente del Universo hoy, Es probable que los neutrinos se hayan comportado de la manera que necesitamos para asegurar nuestra supervivencia. Demostramos que probablemente también dejaron un trasfondo de ondas gravitacionales detectables para hacernos saber, "dice el coautor del artículo Graham White, becario postdoctoral en TRIUMF.

"Las cuerdas cósmicas solían ser populares como una forma de crear pequeñas variaciones en las densidades de masa que eventualmente se convirtieron en estrellas y galaxias, pero murió porque los datos recientes excluyeron esta idea. Ahora con nuestro trabajo la idea vuelve por una razón diferente. ¡Esto es emocionante! ", Dice Takashi Hiramatsu, becario postdoctoral en el Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos, Universidad de Tokio, que ejecuta el detector de ondas gravitacionales de Japón KAGRA y los experimentos Hyper-Kamiokande.

"La onda gravitacional de las cuerdas cósmicas tiene un espectro muy diferente al de las fuentes astrofísicas, como la fusión de agujeros negros. Es bastante plausible que estemos completamente convencidos de que la fuente son, de hecho, cuerdas cósmicas". "dice Kazunori Kohri, Profesor asociado en el Centro de Teoría de Organizaciones de Investigación de Aceleradores de Alta Energía en Japón.

"Sería muy emocionante saber por qué existimos, ", dice Murayama." Esta es la pregunta fundamental en la ciencia ".

El artículo fue publicado como sugerencia del editor en Cartas de revisión física online el 28 de enero, 2020.