Los científicos han revelado una nueva teoría sobre el nacimiento del cosmos, sugiriendo que el Universo primitivo fue moldeado por una partícula antigua que ha sido pasada por alto durante décadas: un neutrino pesado, que suele quedar fuera de los cálculos, podría haber alterado la evolución del cosmos y cambiado las condiciones para que la materia se impusiera a la antimateria.

La propuesta, publicada en la revista Physical Review Letters, abre una nueva vía de investigación y fue desarrollada por Rishav Roshan, de la Universidad de Southampton, en el Reino Unido, y Sudipta Show, del Instituto Indio de Tecnología de Kanpur.

¿Por qué existen las galaxias, las estrellas y los seres humanos en lugar de un cosmos vacío de materia? La pregunta remite a uno de los grandes problemas de la física: tras el Big Bang, la materia y la antimateria debieron producirse en cantidades prácticamente iguales.

Cuando una partícula se encuentra con su antipartícula, ambas pueden aniquilarse y liberar energía. Si el equilibrio hubiera sido perfecto, apenas habría quedado materia para construir el Universo que conocemos. Sin embargo, por una razón todavía desconocida, sobrevivió un pequeño exceso de materia.

En el nuevo estudio, los autores examinan el papel de un neutrino pesado y desacoplado, cuya contribución a la masa de los neutrinos suele considerarse insignificante en determinados modelos.

Los neutrinos son partículas elementales que interactúan muy débilmente con la materia: este neutrino hipotético sería mucho más pesado que los conocidos y estaría tan débilmente acoplado al resto de las partículas que podría permanecer durante mucho tiempo sin alcanzar el equilibrio con el plasma primordial.

Según explican los investigadores en una nota de prensa, a medida que el Universo se enfriaba, el neutrino "extraño" podría haber sobrevivido lo suficiente como para dominar temporalmente la densidad de energía cósmica.

Su presencia habría modificado el ritmo de expansión y, con ello, la temperatura a la que determinadas interacciones entre los leptones, una familia de partículas que incluye los electrones y los neutrinos, y sus antipartículas alcanzaban el equilibrio.

Esta variación resulta importante para la leptogénesis, un conjunto de procesos teóricos que podría explicar cómo surgió un desequilibrio entre leptones y antileptones en el Universo temprano. Bajo determinadas condiciones, esa diferencia puede contribuir a generar la asimetría final entre materia y antimateria.

Nebulosa del Cangrejo, en la constelación de Tauro. / Crédito: NASA, ESA, J DePasquale (STScI).

El neutrino desacoplado se había considerado durante mucho tiempo un elemento secundario. Sin embargo, su desintegración extraordinariamente lenta podría haber alterado las condiciones en las que se desarrollaron las interacciones fundamentales. Los autores sostienen que este efecto obliga a revisar algunos cálculos utilizados para estudiar el origen de la asimetría cósmica.

Los investigadores no han demostrado aún que esta partícula sea la responsable de que exista la materia ni han confirmado experimentalmente su presencia. El artículo presenta un escenario teórico concreto: un componente habitualmente ignorado podría tener consecuencias cosmológicas relevantes si su vida fuese suficientemente larga. Se trata, por lo tanto, de una posible explicación que deberá contrastarse con observaciones.

El estudio también señala posibles vías para investigar esta hipótesis. Una de ellas consiste en buscar señales en las ondas gravitacionales primordiales, ondulaciones del espacio-tiempo que podrían conservar información sobre las primeras etapas del cosmos.

Si el Universo experimentó una fase dominada temporalmente por este neutrino pesado, el cambio en su expansión podría haber dejado una huella detectable en esas señales. Los autores también identifican las mediciones de las oscilaciones de neutrinos como una herramienta para examinar las condiciones previstas por el modelo.

Las implicaciones podrían extenderse a otros interrogantes, como la producción de materia oscura y la evolución del Universo durante sus primeras etapas. Comprender cómo se expandió el cosmos y cómo interactuaron sus partículas resulta fundamental para reconstruir su historia.

Fuente: Levante - EMV