En los primeros segundos de nuestro Universo, innumerables protones, neutrones y electrones emergieron junto a sus contrapartes de antimateria. A medida que el Universo se expandió y se enfrió, estas partículas se aniquilaron entre sí, dejando solo fotones.
Los científicos de JILA, dirigidos por Steven Burrows, están investigando cómo el campo magnético influye en la distribución de la carga eléctrica negativa (La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia que obedece al principio de…) en el electrón (El electrón es una partícula elemental de la familia de los leptones, y que posee una carga…). Una desigualdad podría revelar una asimetría (Asimetría es la ausencia de simetría, o su inversa. En la naturaleza, cangrejos…) en el Universo primitivo.
Créditos: JILA/Steven Burrows
Si el Universo fuera perfectamente simétrico, con tanta materia como antimateria (la antimateria son todas las antipartículas de las partículas que forman la materia…), no existiríamos. Sin embargo, un puñado de protones, neutrones y electrones sobrevivieron, formando átomos, moléculas, estrellas, planetas, galaxias (Galaxies es una revista francesa trimestral dedicada a la ciencia ficción. Con…) y finalmente, nosotros.
El investigador Eric Cornell (Eric Allin Cornell (19 de diciembre de 1961) es un físico estadounidense que, junto con Carl Wieman,…) del instituto (Un instituto es una organización permanente creada para un fin determinado. Es…) JILA se pregunta: ¿por qué existe esta asimetría? Las teorías matemáticas (La matemática es un campo de conocimiento abstracto construido usando…) que gobiernan nuestro universo prevén la simetría (Generalmente el término simetría se refiere a la existencia, en un…). Sin evidencia concreta, estas teorías quedan como meras especulaciones matemáticas. Es por esto que el equipo de Cornell busca observar signos de asimetría a nivel de partículas fundamentales como los electrones.
Cámara de vacío utilizada para el experimento, que muestra los electrodos de trampa de iones.
Créditos: Casey A. Cass/Universidad de Colorado
Recientemente, el equipo estableció un récord de precisión en la medición del momento dipolar eléctrico del electrón (eEDM). Si un electrón fuera del tamaño de la Tierra, cualquier asimetría medida sería menor que el radio de un átomo.
Para lograr esta precisión, el equipo estudió moléculas de fluoruro de hafnio sometidas a un intenso campo eléctrico. Los electrones, si no fueran perfectamente redondos, se alinearían con este campo, modificando su posición en la molécula (Una molécula es un conjunto químico eléctricamente neutro de al menos dos átomos, que…). Luego, el equipo utilizó un láser ultravioleta (la radiación ultravioleta (UV) es una radiación electromagnética de una longitud…) para determinar los niveles de energía necesarios para trabajar, fabricar…) de dos grupos de moléculas. Una diferencia entre estos niveles de energía indicaría una asimetría.
Las medidas indican, en este rango de precisión, que los electrones son redondos. Esta notable precisión es un logro que demuestra que los costosos aceleradores de partículas no son las únicas herramientas para explorar estas cuestiones fundamentales. La búsqueda de la asimetría continúa. Tanya Roussy, estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Cornell, recuerda que la verdad se descubrirá gracias al esfuerzo conjunto de científicos de todo el mundo.