¿Por qué hay algo en lugar de nada?

El astrofísico venezolano Héctor Rago reflexiona sobre la famosa pregunta que formuló Gottfried W. Leibniz.

NASA

¿Y si nuestro universo no tuviera galaxias ni estrellas ni planetas ni átomos ni materia ni vida? ¿Qué tal un universo sólo con radiación, sólo expandiéndose, oscuro y frío, estéril, incapaz de crear observadores que hagan estas preguntas? Curiosamente la física, que ha construido una historia verosímil de la evolución del universo no ha sido capaz de responder la pregunta fundamental de por qué existe la materia.

La famosa pregunta de Leibniz, lo sabemos ahora, tienen que ver con la física. Y las leyes de la física contemplan no solo la existencia de la materia, también de la antimateria. En 1933 fue detectada la primera antipartícula, la del electrón hoy llamada positrón. Había sido conjeturada seis años antes por Paul Dirac usando una ecuación que combinaba los preceptos cuánticos con los relativistas.

Pronto los físicos comprendieron que a toda partícula fundamental le corresponde su antipartícula. Que existen antiprotones, o antineutrinos, antiquarks, y que un par partícula- antipartícula tienen exactamente la misma masa y otras propiedades, pero cargas eléctricas opuestas. Un mundo hecho de antimateria estaría descrito por las mismas leyes que uno de materia. Los físicos han logrado hacer átomos de antihidrógenos, es decir un antiprotones rodeados de un positrones.

Cuando una partícula y su antipartícula chocan, sus masas desaparecen violentamente y en lugar queda radiación, es decir fotones. Similarmente, dos fotones suficientemente energéticos pueden desaparecer y crear un par partícula – antipartícula. Estos son fenómenos usuales en los aceleradores de partículas.

Es obvio que nuestro universo muestra una predilección por la materia. No existe la menor evidencia de antimateria a gran escala, ni de estallidos debido a la aniquilación de materia con la antimateria, en escalas astronómicas. No podrían cohabitar materia y antimateria. Pero esa observación plantea un rompecabezas cósmico. El Big Bang debe haber producido iguales cantidades de materia y de antimateria de acuerdo a la leyes conocidas. Pero en algún momento debe haberse producido un desbalance, porque si no, todos los pares se hubieran aniquilados al universo enfriarse y sólo hubiera quedado como remanente un mar de fotones.

La existencia de un universo altamente estructurado por la materia y sus interacciones, delata una predilección del universo por la materia y no por la antimateria. Las ecuaciones y las observaciones indican que cuando había transcurrido una millonésima de segundo después del Big Bang, nuestro universo tenía un ligero desbalance en las proporciones de materia y antimateria: por cada diez mil millones de pares de materia – antimateria, había una partícula de materia extra. Cuando los pares se aniquilaron, quedaron por cada diez mil millones de fotones, una partícula de materia.

Esa materia sobrante sería la encargada de agruparse en forma de estrellas, galaxias y planetas. Y los fotones son la radiación cósmica de fondo descubierta en los años sesenta del siglo pasado.

Naturalmente, una posibilidad es que nuestro universo tuviese por accidente más materia que antimateria, es decir, apelar a condiciones iniciales muy particulares usando el argumento de que nuestro universo es como es porque fue como fue. Pero los físicos prefieren una explicación en términos de leyes fundamentales con idénticas proporciones de materia que de antimateria, y que las propias leyes provean una explicación de la predilección por la materia

Los físicos teóricos y los experimentales en los grandes aceleradores estudian con minucioso detalle las propiedades tanto de materia como de la antimateria en una búsqueda afanosa por explicaciones fundamentales.

A la naturaleza le gustan las simetrías y sus rupturas. Entender cómo el universo privilegió a la materia será entendernos mejor a nosotros mismos y responder la pregunta de por qué hay algo en lugar de nada.

*Cortesía del programa Astronomía al Aire.