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Las partículas y las fuerzas
Los fermiones: quarks y leptones
Los bosones: portadores de fuerzas
Las teorías de gran unificación
La teoría del Todo
Las partículas virtuales
La era de Planck y la inflación
La era de Planck
La era inflacionaria
La homogeneidad del Universo
La planitud del Universo
La aparición de la materia y la
bariogénesis
La evolución de la materia
El confinamiento de los
quarks y la era hadrónica
El desacoplamiento de
los neutrinos y la era leptónica
La nucleosíntesis primordial
La recombinación y la radiación
fósil
Las fluctuaciones de
densidad primordiales
Algunas curiosidades
La dualidad onda-partícula
La paradoja EPR y la no
separabilidad
El ajuste de las constantes fundamentales
El gato de Schrödinger
Los universos paralelos
El desacoplamiento de los neutrinos y la era leptónica
Después de la
era hadrónica, en una diezmilésima de segundo, comienza la era leptónica.
Los fotones no tienen ya bastante energía para crear protones, pero, puesto que
el electrón tiene una masa 2000 veces más escasa que un protón, puede aún crear
electrones. El Universo está, así pues, dominado por las reacciones de
producción y aniquilación de pares electrón-antielectrón.
El desacoplamiento de los neutrinos
El primer acontecimiento importante de la era leptónica es el desacoplamiento de
los
neutrinos, que se produce cuando la temperatura alcanza 10 mil millones de
grados, algunas décimas de segundo después del tiempo cero. Antes, los neutrinos
estaban constantemente en interacción con el resto de las partículas por la vía
de la
fuerza nuclear débil. Pero esta última tiene un alcance relativamente
limitado y no se aplica hasta que las partículas están suficientemente cercanas.
Ahora bien, a causa de la expansión del Universo, la distancia media entre
partículas aumenta y llega, pues, a un punto donde esta separación media es
demasiado grande para la interacción débil.
Los neutrinos pierden entonces el único vínculo que los unía al resto de la
materia. Van, desde ahora en adelante, a ser insensibles a la acción de las
otras partículas y a comportarse como si éstas no existieran. Se dice que los
neutrinos se desacoplan de la materia. Estos neutrinos primordiales, ya que no
interactúan más, todavía se encuentran presentes en el Universo.
La aniquilación de electrones y anti-electrones
El segundo acontecimiento importante de la era leptónica es la aniquilación de
los electrones y antielectrones, que se produce cuando el Universo tiene una
edad de aproximadamente un segundo. Recordemos que, al final de la
era hadrónica, la
temperatura había caído bajo el umbral necesario para la creación de pares
protón-antiprotón o neutrón-antineutrón. De la misma forma, llega un momento,
hacia mil millones de grados, donde la temperatura pasa bajo el umbral de la
creación de pares electrón-antielectrón.
Las incesantes creaciones y aniquilaciones que mantenían un equilibrio son
reemplazadas por reacciones en sentido único: la gran mayoría de los pares
electrón-antielectrón se destruyen mutuamente. Sin embargo, la ligera
asimetría
materia-antimateria, que había permitido a algunos bariones sobrevivir
durante la era hadrónica, está todavía trabajando, actuando de manera similar y
en las mismas proporciones. Provoca la desaparición total de antielectrones y
permite la supervivencia de una escasa proporción de electrones.
El final de la era leptónica ve, pues, el borrado total de la antimateria. El
Universo sólo contiene en adelante la materia ordinaria formada de protones,
neutrones y electrones.
La proporción relativa de los protones y neutrones
El protón puede considerarse como una partícula estable, ya que su vida útil,
aunque no se conoce exactamente, es en cualquier caso superior a
1033 años. El neutrón, por el contrario, no es estable. Aislado,
se desintegra con un tiempo característico de una quincena de minutos, dando
nacimiento a un protón, un electrón y un antineutrino. Así, partiendo de una
mezcla de protones y neutrones en proporciones idénticas, la tendencia va a ser
una disminución del número de neutrones y un aumento de la población de
protones.
Durante la era leptónica, los electrones intervienen para regular el número de
bariones. Lo hacen por medio de la interacción débil que puede, en el momento de
la colisión de un electrón y un protón, provocar la transformación de este
último en un neutrón. Esta reacción, que actúa en el sentido opuesto a la
desintegración del neutrón, establece un equilibrio y permite a los dos tipos de
bariones permanecer en proporciones similares.
Pero con la desaparición de los electrones al final de la era leptónica,
protones y neutrones se encuentran aislados. Poco a poco los neutrones van a
transformarse en protones, pero los protones son estables. La proporción
relativa de los dos tipos de partículas va gradualmente a cambiar. Mientras que
durante la era leptónica, había tantos neutrones como protones, la materia va en
adelante a ser dominada por los protones. |
