Bariogénesis para niños

La bariogénesis es el nombre que se le da a las ideas sobre cómo el universo, en sus primeros momentos, produjo más materia que antimateria. Gracias a esto, hoy en día existe toda la materia que vemos a nuestro alrededor, como las estrellas, los planetas y nosotros mismos.

Los científicos usan la física para entender estos procesos. La bariogénesis es un paso muy importante en la historia del universo, que ocurrió antes de que se formaran los primeros núcleos atómicos ligeros, un proceso llamado nucleosíntesis primordial.

¿Por qué hay más materia que antimateria?

Cuando el universo comenzó, se esperaba que se crearan cantidades iguales de materia y antimateria. Esto se basa en las leyes de la física que conocemos. Por ejemplo, en 1928, el científico Paul Dirac predijo que por cada partícula de materia, existe una antipartícula con propiedades opuestas. Esto se ha confirmado con experimentos.

Sin embargo, cuando miramos el universo, vemos que está hecho casi por completo de materia. No hay mucha evidencia de grandes cantidades de antimateria. Esto es un gran misterio para los científicos.

Hay dos ideas principales para explicar esto:

• Una es que el universo ya nació con un poco más de materia que antimateria.
• La otra, que es la más aceptada, es que al principio había la misma cantidad, pero luego, por alguna razón, se creó un pequeño desequilibrio que favoreció a la materia. La bariogénesis busca explicar cómo ocurrió este desequilibrio.

Las condiciones de Sájarov para crear materia

En 1967, un científico llamado Andréi Sájarov propuso tres condiciones que deben cumplirse para que se cree más materia que antimateria. Estas condiciones son como las "reglas del juego" que permitieron que nuestro universo tuviera tanta materia.

Las tres condiciones de Sájarov son:

• Violación del número bariónico: Esto significa que el número total de partículas de materia (llamadas bariones) no se mantiene igual en algunas reacciones. Es decir, pueden aparecer o desaparecer bariones.
• Violación de la simetría C y CP: Las partículas y antipartículas deben comportarse de manera diferente en ciertas interacciones. La simetría C significa que una reacción es igual si cambias todas las partículas por sus antipartículas. La simetría CP significa que una reacción es igual si cambias partículas por antipartículas y también inviertes el espacio (como si te vieras en un espejo). Si estas simetrías se "rompen", las partículas y antipartículas pueden tener destinos diferentes.
• Interacciones fuera del equilibrio térmico: Esto significa que el universo se expandía tan rápido que las partículas y antipartículas no tuvieron tiempo suficiente para encontrarse y aniquilarse por completo. Si estuvieran en equilibrio, se habrían aniquilado en partes iguales, dejando muy poca materia.

Los científicos han encontrado evidencia de la violación de la simetría CP en experimentos con partículas. La violación del número bariónico es más difícil de observar directamente, pero se cree que ocurre en el Modelo Estándar de la física de partículas.

¿Cuánta materia hay en el universo?

Los científicos usan un número llamado "parámetro de asimetría bariónica" para medir cuánta materia hay en comparación con la radiación (luz) en el universo. Este número es muy, muy pequeño, aproximadamente 10^-10.

Esto significa que por cada 10 mil millones de pares de partícula-antipartícula que se aniquilaron, quedó una partícula de materia extra que no tenía con qué aniquilarse. ¡Es un número diminuto, pero fue suficiente para formar todo lo que vemos!

Para que te hagas una idea, si contamos los átomos en el universo observable (la parte del universo que podemos ver), se estima que hay alrededor de 1.5 x 10⁷⁹ átomos. Si comparamos esto con la cantidad de fotones (partículas de luz) que hay, obtenemos un valor muy cercano a ese parámetro de asimetría.

La importancia de la bariogénesis

Si no hubiera habido este pequeño desequilibrio entre materia y antimateria, el universo estaría lleno solo de radiación, y no existirían estrellas, planetas ni, por supuesto, vida. La bariogénesis es fundamental para que nuestro universo sea como lo conocemos.

Algunos científicos usan el "principio antrópico" para explicar esto. Este principio dice que las condiciones del universo son las que son porque, si fueran diferentes, no habría vida para observarlas. Es decir, si el universo no hubiera tenido las condiciones adecuadas para formar materia, no estaríamos aquí para preguntarnos por qué.

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Véase también

En inglés: Baryogenesis Facts for Kids