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Observan por primera vez la ruptura de simetría en el tiempo de las leyes de la Física

Una investigación liderada por el Instituto de Física Corpuscular, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València, ha obtenido evidencias de la ruptura de la simetría en el tiempo en las leyes de la Física.

Publicado: Martes, 5/3/2013 - 5:33  | 1937 visitas.

Imagen: Ecuador Ciencia
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Se trata de un hallazgo "crucial" para la Física, realizado por la colaboración internacional BABAR, del laboratorio SLAC (Stanford Linear Accelerator Center, de sus siglas en inglés) del Departamento de Energía de Estados Unidos en la Universidad de Stanford (California), según ha informado la institución académica en un comunicado.

El tiempo discurre inexorablemente. En la historia del universo y en los sistemas complejos, la evolución temporal está asociada al aumento de entropía. Dicho de otro modo, con el paso del tiempo, el desorden siempre crece a partir de una situación inicial más ordenada.

Para explicarlo, los expertos recurren a imaginar una película vista hacia atrás en la que un jarrón cae al suelo y se rompe en pedazos. En ese punto, el espectador se percata muy rápido de que lo que se observa es imposible desde el punto de vista de las leyes físicas, porque sabe que no es posible que los pedazos vuelen del suelo y se ordenen formando un jarrón.

Ahora bien, en el caso de una partícula aislada, el paso del tiempo parece el mismo hacia delante y hacia atrás, es decir, su movimiento es reversible o temporalmente simétrico. Este concepto se conoce como simetría bajo inversión temporal y dice que, en el mundo de las partículas, las teorías físicas son válidas tanto para un sentido de su movimiento como para su inverso, lo que equivale a decir que funcionan igual hacia delante como hacia atrás en el tiempo.

El investigador del CSIC, Jose Bernabeu, ha explicado que "la ruptura de la simetría temporal (simetría T) en física de partículas está relacionada con la simetría CP existente entre materia y antimateria, necesaria para generar el universo actual".

La simetría CP nace de la combinación de la simetría C y la simetría P. La primera afirma que, "sabiendo que a cada partícula de la naturaleza le corresponde una antipartícula con carga opuesta, las leyes de la física serían las mismas al intercambiar las partículas con carga positiva con las de carga negativa", según ha explicado el científico.

Por su parte, la simetría P, señala que las leyes de la física permanecerían inalteradas bajo inversiones especulares, es decir, el Universo se comportaría igual que su imagen en un espejo.

En experimentos previos con partículas conocidas como mesones K y B, se observó que no se cumplía la simetría CP. El teorema CPT indica que, para cualquier sistema de partículas, las simetrías deben mantenerse equilibradas, es decir, si la simetría CP no se cumple, la simetría T tampoco.

El investigador Fernando Martínez-Vidal ha añadido que "la clave para medir directamente la ruptura de la simetría T la dio el experimento BaBar del acelerador de partículas SLAC, que fue diseñado para el estudio en profundidad de la asimetría entre materia y antimateria".

Entre 1999 y 2008, se produjeron en el SLAC mas de 500 millones de mesones B, y sus contrapartidas de antimateria llamados B.bar. Así, los científicos observaron como estas partículas incumplían la simetría CP. El problema para observar la ruptura de la simetría T residía en que los mesones B se desintegran irreversiblemente en pocas billonésimas de segundo, impidiendo invertir su situación inicial y final.

Correlación cuántica entre los dos B

La solución se ha encontrado mediante la correlación cuántica entre los dos B, que permite que la información de la partícula que se desintegra primero se utilice en ese momento para determinar el estado de su partícula compañera que aún vive. Los investigadores han descubierto que el estado de este último mesón B se transforma en otro unas seis veces más a menudo en un sentido que en el inverso.

El autor del trabajo, publicado en "Physical Review Letters", ha aclarado que "este hecho demuestra inequívocamente la ruptura de la simetría bajo inversión temporal en las leyes fundamentales de la Física". "Estos resultados son tan contundentes que la probabilidad de que sean una casualidad es similar a la de obtener la misma cara de un dado al lanzarlo 55 veces seguidas".

Noticia publicada en Diario Crítico (España)

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