Violación CP para niños
La violación CP es un concepto importante en la física de partículas. Imagina que el universo tiene ciertas reglas o "simetrías". La simetría CP es una de ellas, y se refiere a cómo se comportan las partículas cuando las vemos como en un espejo y, al mismo tiempo, cambiamos su carga eléctrica (por ejemplo, un electrón se convierte en un positrón).
Cuando decimos que hay una "violación CP", significa que estas reglas no se cumplen perfectamente en algunos casos. Esto es muy interesante para los científicos porque podría ayudar a explicar por qué hay mucha más materia que antimateria en el universo.
La violación CP fue descubierta en 1964 por los científicos James Cronin y Val Fitch. Por este importante hallazgo, recibieron el Premio Nobel en 1980.
Contenido
¿Qué es la Simetría CP?
La simetría CP combina dos ideas: la simetría C y la simetría P.
Simetría de Carga (C)
La simetría C (o simetría de carga) dice que las leyes de la Física deberían ser las mismas si cambiamos todas las partículas por sus "antipartículas". Por ejemplo, si un electrón (con carga negativa) se comporta de cierta manera, un positrón (su antipartícula, con carga positiva) debería comportarse igual, pero con la carga opuesta.
Simetría de Paridad (P)
La simetría P (o simetría de paridad) es como mirar el universo en un espejo. Dice que las leyes de la física deberían ser las mismas si todo se invirtiera como en un reflejo. Es decir, si un evento ocurre de una forma, su imagen en un espejo debería poder ocurrir de la misma manera.
La Combinación: Simetría CP
La simetría CP es la combinación de ambas. Significa que si cambiamos todas las partículas por sus antipartículas Y miramos el universo en un espejo, las leyes de la física deberían seguir siendo las mismas.
Las fuerzas fundamentales como la interacción fuerte, la gravedad y el electromagnetismo respetan la simetría CP. Sin embargo, la interacción débil (una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza) no la respeta. Esto se ha observado en algunas desintegraciones de partículas.
Durante mucho tiempo, se pensó que la simetría P se cumplía siempre. Pero en 1956, los físicos Tsung-Dao Lee y Chen Ning Yang sugirieron que esto no se había comprobado para las interacciones débiles. Poco después, un equipo liderado por Chien-Shiung Wu realizó un experimento con cobalto-60 que demostró que la interacción débil sí viola la simetría P.
Después de esto, el científico Lev Landau propuso en 1957 que la verdadera simetría entre materia y antimateria podría ser la simetría CP.
Existe una simetría aún más amplia llamada simetría CPT, que incluye la simetría C, la simetría P y la simetría T (inversión del tiempo). Se cree que la simetría CPT es respetada por todos los procesos físicos. Esto significa que si hay una violación de la simetría CP, también debe haber una violación de la simetría T.
¿Cómo se Observa la Violación CP?
Los científicos han observado la violación CP de diferentes maneras en experimentos con partículas.
Violación Indirecta de CP
En 1964, James Cronin, Val Fitch y sus colegas descubrieron la primera evidencia de violación CP al estudiar la desintegración de unas partículas llamadas kaones neutros. Este hallazgo les valió el Premio Nobel.
Lo que encontraron fue que los kaones neutros pueden transformarse en sus antipartículas y viceversa, pero estas transformaciones no ocurren con la misma probabilidad. A esto se le llama violación indirecta de CP.
Violación Directa de CP
Después de muchos años de búsqueda, se encontró una nueva forma de violación CP en la década de 1990. Experimentos en el CERN y Fermilab mostraron evidencia de violación directa de CP en la desintegración de kaones neutros. Esto significa que la desintegración de una partícula y su antipartícula no son exactamente iguales.
En 2001, experimentos como el experimento BaBar en SLAC (Estados Unidos) y el Experimento Belle en KEK (Japón) observaron la violación directa de CP en la desintegración de otras partículas llamadas mesones B. Desde entonces, se han encontrado muchos procesos que violan CP en las desintegraciones de mesones B.
Más recientemente, en 2013, el experimento LHCb en el CERN anunció el descubrimiento de violación de CP en la desintegración de mesones B extraños. En 2019, LHCb también encontró evidencia de violación de CP en la desintegración de quarks charm.
En 2020, la colaboración T2K informó de indicios de violación de CP en leptones (un tipo de partículas como los electrones y los neutrinos). Observaron que los neutrinos muónicos se transformaban en neutrinos electrónicos de manera diferente a como los antineutrinos muónicos se transformaban en antineutrinos electrónicos. Esto sugiere que la violación CP también ocurre en los leptones, lo cual es un paso importante para entender el universo.
Véase también
En inglés: CP violation Facts for Kids
- Simetría CPT
- Oscilación de partículas neutras
