Los neutrinos podrían explicar por qué el universo está hecho de materia y no de luz

En los primeros instantes del universo, la materia y la antimateria deberían haberse destruido entre sí, dejando solo radiación en el espacio. Sin embargo, una ligera diferencia cuántica permitió que un pequeño exceso de materia sobreviviera y formara todo lo que conocemos hoy.

Un nuevo estudio internacional, con participación de físicos de la Universidad de Tufts, apunta a los neutrinos como posibles responsables de ese desequilibrio. Estas partículas casi sin masa, invisibles y abundantes, podrían haber roto la simetría entre materia y antimateria en los primeros segundos después del Big Bang.

Un viaje subatómico para reconstruir los orígenes del cosmos

Los experimentos NOvA y T2K, en Estados Unidos y Japón, crearon haces de neutrinos y antineutrinos que atravesaron cientos de kilómetros de roca terrestre. Los detectores, enormes estructuras llenas de líquido sensible a la luz, registraron las escasas colisiones de estas partículas para comparar su comportamiento.

Los resultados muestran pequeñas diferencias entre las oscilaciones de neutrinos y antineutrinos. “Si esas diferencias se confirman, podríamos explicar por qué el universo prefirió la materia y no desapareció en un destello de luz”, señaló Jeremy Wolcott, investigador de Tufts y miembro del proyecto NOvA.

Detectar neutrinos es un reto extremo, millones de ellos cruzan cada segundo el planeta sin dejar rastro. En promedio, solo uno de cada miles de millones interactúa con el detector, por eso los científicos los llaman las “partículas fantasma”.

Ondas que cambian el destino del universo

Los físicos comparan el fenómeno con un acorde musical formado por tres notas que vibran a frecuencias distintas. A medida que viajan, esas ondas se superponen creando un patrón de oscilaciones que hace que un neutrino cambie de identidad. Ese cambio podría haber sido suficiente para romper la simetría entre materia y antimateria en los primeros instantes del cosmos.

Comprender estas oscilaciones requiere años de observaciones. Los equipos de Fermilab y Tufts han acumulado una década de datos, que ahora ofrecen la pista más sólida sobre el papel de los neutrinos en el origen de la materia.

Una pista más en el rompecabezas de la existencia

Aunque los resultados aún no son concluyentes, representan un paso fundamental hacia la resolución de uno de los mayores enigmas de la física moderna. Si los neutrinos violan la simetría de la naturaleza, serían la razón por la que todo lo que existe no se desvaneció tras el Big Bang.

El equipo de Tufts aportó herramientas clave para mejorar la precisión del detector principal en Minnesota, una estructura de 14.000 toneladas que registra cada señal luminosa generada por un neutrino al chocar con la materia.

Los próximos experimentos, como el proyecto DUNE, enviarán haces de neutrinos aún más potentes para poner a prueba estas teorías. Cada nuevo dato acerca a los físicos a comprender por qué el universo está hecho de materia y no de nada.