Investigadores del Instituto de Física de Cantabria descubren la partícula 'indecisa'

El grupo de Altas Energías del Instituto de Física de Cantabria, dirigido por Alberto Ruiz, ha confirmado el descubrimiento de una partícula que oscila entre la materia y la antimateria. Quien haya leído el tan inefable como vendido 'Ángeles y demonios' quizá esté familiarizado con este concepto, pero que nadie se alarme: ni les vamos a hacer el favor de destripar la novela ni hay explosiones por medio.

El experimento llevado a cabo por Ruiz, Guillermo Gómez Ceballos, Jonatan Piedra e Iván Vila tiene por sí mismo trascendencia suficiente y permitirá profundizar en el conocimiento de las fuerzas que rigen el comportamiento de la materia y contribuirá a apoyar la teoría de que la antimateria prácticamente ha desaparecido del universo.

El proyecto, dirigido por el propio Ruiz, forma parte del experimento internacional CDF, y se ha llevado a cabo en el laboratorio de física de Fermilab, en Chicago, entre cuyas instalaciones figuran las del acelerador de partículas Tevatron.

La investigación, según 'traduce' su propio director, demuestra la existencia de una partícula compuesta de materia y antimateria: «Su estructura, por decirlo en un lenguaje coloquial, es de un quark (S) y un antiquark (AntiB), que por las interacciones básicas de la materia es capaz de transformarse en un AntiS-B, es decir, que se produce como antimateria y se desintegra como materia o viceversa».

El mesón Bs

El caso es que la indecisa partícula subatómica, a la que sus amigos conocen como mesón Bs, oscila entre materia y antimateria a una velocidad muy alta, con una frecuencia aproximada de 2,8 billones de veces por segundo.

Dicho de una forma más científica, el 'baile' de la antimateria consiste en que «la partícula analizada, compuesta de un quark y un antiquark, tiene una vida corta, del orden de 1,5 billonésimas de segundo. Puede crearse como mesón Bs o como su antimateria: anti-Bs, y cuando se desintegra puede hacerlo como se creó o como su correspondiente antimateria, de modo que, en promedio, equivaldría a una partícula clásica que se transformara de materia a antimateria unas cuatro veces a lo largo de su vida».

Ruiz explica que para comprender este fenómeno «no nos sirve la física clásica, sino que tenemos que recurrir a la cuántica», porque no se trata de que la partícula se transforme, sino de que «comparte las dos esencias».

¿Qué implica esto?

Si en el bodrio de Dan Brown la antimateria amenazaba con hacer tambalearse la Santa Sede, en este caso ayuda a poner el solfa el modelo tradicional, que el universo está formado por materia y antimateria en la misma cantidad, de modo que al entrar en contacto se desintegraban mutuamente para producir energía que, a su vez, generaba de nuevo materia y antimateria.

Pues bien, este descubrimiento apoya la nueva teoría, basada en descubrimientos recientes, de que el universo actual está compuesto casi exclusivamente de materia. Según esta suposición, «al enfriarse el universo ya no había calor suficiente para que la energía se transformara en antimateria. Nuestro estudio no demuestra absolutamente este supuesto, pero está muy relacionado con él».

Confirmación y premio

Las conclusiones dadas a conocer ayer significan la demostración absoluta de un fenómeno que el equipo ya había observado y publicado en el número de abril de la revista 'Physical Review Letters', y que hace dos meses sirvió a tres miembros del equipo para recibir el 'Tollestrup Award', reconocimiento que entrega anualmente la Asociación de Investigación de las Universidades Americanas. Tres jóvenes científicos entre los que figura otro investigador del IFCA, Guillermo Gómez-Ceballos, además de Stephanie Menzemer, actualmente en la Universidad de Heidelberg, pero que forma parte del proyecto como investigadora visitante de la UC. La terna la completa Ivan Furic, de la Universidad de Chicago.

«Las investigaciones -explica Ruiz- han llegado a obtener un resultado conclusivo que confirma lo observado con una seguridad del 99,999992%. Es decir, sólo ocho entre cien millones de casos se deben al azar estadístico, lo que a nivel científico es considerado como una observación definitiva». Los resultados de abril arrojaban una seguridad de 'sólo' el 98%.

Experimento CDF

El IFCA es la entidad española con más peso en el experimento internacional CDF y la única adscrita al CSIC. De hecho, el Instituto de Física de Cantabria es una entidad participada y financiada al 50% por la Universidad de Cantabria y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, dependiente del Ministerio de Educación.

En el experimento CDF (Collider Detector at Fermilab), participan más de 600 científicos de 60 instituciones de todo el mundo, entre ellas tres españolas. Se lleva a cabo las instalaciones del Fermilab, y los investigadores cántabros se benefician desde hace ya siete años de las posibilidades del Tevatron, el mayor acelerador de partículas del mundo y de sus colisiones de protones y antiprotones.

No es el único proyecto de este tipo en el que trabajan, puesto que también colabora con el CERN en el diseño de un nuevo acelerador de protones que sustituya al LEB, un acelerador de electrones y positrones (antielectrones) que para cuando tuvo el dudoso privilegio de aparecer en 'Ángeles y demonios' ya había dado sus últimos coletazos.