Según la teoría, el Big Bang debería haber creado cantidades iguales de materia y antimateria en el universo primitivo. Pero hoy, todo lo que vemos desde las formas de vida más pequeñas en la Tierra hasta los objetos estelares más grandes está hecho de materia. No hay mucha antimateria en ningún lugar del Universo. Algo debe haber sucedido para inclinar la balanza. Uno de los mayores desafíos en física es descubrir qué sucedió con la antimateria, o por qué vemos esta asimetría de materia / antimateria.
Somos conscientes de que la materia y las partículas de antimateria siempre se producen como un par y, si entran en contacto, se aniquilan entre sí, dejando energía pura. Los físicos creen que, durante las primeras fracciones de un segundo del Big Bang, el universo caliente y denso estaba lleno de pares de partículas y partículas que aparecían y desaparecían. Si la materia y la antimateria se crearon y destruyeron juntas, parece que el universo no debería contener nada más que la energía sobrante. Sin embargo, una pequeña porción de materia, estimada en aproximadamente una partícula por mil millones, logró sobrevivir. Esto es lo que vemos hoy. En las últimas décadas, los científicos han aprendido de los experimentos de física de partículas que las leyes de la naturaleza no se aplican por igual a la materia y la antimateria. Están ansiosos por descubrir los motivos.
En un estudio reciente publicado en Astrophysics and Space Science, Dragan Slavkov Hajdukovic, físico de Cetinje, Montenegro, que actualmente trabaja en el CERN en Ginebra, Suiza, describió un mecanismo que puede convertir la materia en antimateria (o viceversa) que resulta en un universo cíclico que está sucesivamente dominado por la materia y la antimateria. En este escenario, cuando un universo dominado por la materia colapsa, emerge un universo dominado por la antimateria, y el ciclo continúa indefinidamente.
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Asimetría de materia / antimateria
Supongamos que en algún momento en el futuro, el universo deja de expandirse y, en cambio, comienza a colapsarse sobre sí mismo (esto se conoce como el escenario ” Gran Crujido “), y finalmente se convierte en un agujero negro supermasivo. La masa extrema del agujero negro produce un campo gravitacional extremadamente fuerte. A través de una versión gravitacional del llamado mecanismo de Schwinger , este campo gravitacional convierte los pares virtuales de partículas-antipartículas del vacío cuántico circundante en pares reales de partículas-antipartículas. (El efecto Schwinger es la producción no perturbativa de pares electrón-positrón cuando se aplica un campo eléctrico externo al vacío electrodinámico cuántico).
Si el agujero negro está hecho de materia, podría repeler violentamente miles de millones de partículas de antimateria en el espacio en una fracción de segundo, creando un evento de eyección que se parecería bastante a un Big Bang. Y si el agujero negro está hecho de antimateria, puede ocurrir lo contrario. Esto se conoce como el UNIVERSO CÍCLICO.
La idea de un universo cíclico no es nueva. La teoría del universo cíclico es un modelo de evolución cósmica según el cual el universo experimenta ciclos interminables de expansión y enfriamiento, cada uno de los cuales comienza con un “big bang” y termina en un “gran crujido”. Como Hajdukovic señala en su artículo, en 1922 el cosmólogo Alexander Friedmann (1888-1925), un físico ruso notó que la teoría de la relatividad general de Einstein es compatible con el marco de un universo cíclico. Más recientemente, los modelos cíclicos han incluido la gravedad cuántica de bucles, las teorías del mundo nuevo y otros modelos de “Big Bounce”. Sin embargo, a diferencia del escenario de Hajdukovic, en todos esos modelos, todos los ciclos están dominados por la materia. Como explica Hajdukovic, no está ofreciendo un nuevo modelo cíclico del universo, sino simplemente un mecanismo que, en principio, podría haber permitido la transición de un universo dominado por la materia a un universo dominado por la antimateria, y viceversa.
El escenario ofrece una explicación simple para la asimetría materia-antimateria: la razón de que nuestro universo actual esté dominado por la materia en lugar de la antimateria es que el universo anterior estaba dominado por la antimateria. Y el próximo, una vez más, estará dominado por la antimateria.