Uno de los problemas sin resolver en nuestra comprensión del universo y su formación es la asimetría de bariones. Es decir, ¿por qué hay mucha más materia que antimateria en el universo observable?
La antimateria es el reflejo de la materia en el espejo cósmico. Se aniquila con la materia cuando interactúan, produciendo energía pura. Cuando experimentos como el LHC (Gran colisionador de hadrones) del C E R N (Laboratorio Europeo de Física de Partículas) miden la producción de antimateria en colisiones de partículas, resulta que la producción es casi simétrica: casi siempre se produce el mismo número de partículas y antipartículas.
Esta simetría tiene una implicación para la teoría del Big Bang, al principio del universo, debieron producirse tantas partículas como antipartículas, pero hoy en día casi no detectamos antipartículas en todo el universo. Es la llamada asimetría de bariones.
En otras palabras, si hubiera tanta materia como antimateria, toda ella debería haberse aniquilado poco después del Big Bang, pero tenemos un universo bariónico, que está compuesto principalmente de materia. La solución a este rompecabezas podría ser un agente doble, una partícula capaz de desempeñar el papel de materia o antimateria, e introducir una pequeña asimetría a favor de la materia. Este doble agente debe cumplir dos condiciones: ser una partícula elemental y ser neutro, ya que la carga eléctrica se invierte al otro lado del espejo cósmico. Es decir, el candidato a agente neutro podría comportarse como ambas cosas. La única partícula que cumple estos requisitos es el neutrino. Podría mediar en las reacciones que conducen a un ligero exceso de electrones y de quarks en el universo primitivo. Así, la balanza se inclinaría del lado de la materia y el universo "sobreviviría".
¿Cómo podríamos saber si el neutrino es su propia antipartícula?
Sólo necesitamos detectar una desintegración beta doble sin neutrones: una reacción extremadamente rara en la que un átomo estable emite dos electrones y se desintegra en un catión hijo con doble carga positiva. El Xenón-136 es uno de los pocos isótopos que pueden sufrir esta reacción y ha sido elegido para el experimento NEXT. Es un candidato ideal porque sus propiedades de electroluminiscencia pueden utilizarse para detectar los electrones. Al viajar a través del xenón, los dos electrones de la reacción ionizan el medio dejando una huella en el proceso.
El experimento NEXT ya puede reconstruir este rastro. Ya se conoce una versión de la reacción con la emisión adicional de dos antineutrinos, la desintegración beta doble de 2 neutrinos, y tarda 10 elevado a 21 años, mientras que la edad del universo es de sólo 10 elevado a 10 años.
Se espera que la versión de la desintegración sin neutrinos dure aún más, al menos 10 elevado a 27 años, y debe distinguirse entre miles de reacciones de fondo procedentes de desintegraciones radiactivas naturales.
Esto equivale a buscar un grano de arena concreto en una playa de 70 kilómetros cuadrados.
El último objetivo de la colaboración NEXT es detectar el catión hijo de la reacción: Bario-136. Se ha sintetizado una molécula adaptada para capturar este ion. La molécula tiene la propiedad de emitir luz azul fluorescente cuando ha capturado bario y verde cuando no.
Una monocapa de estas moléculas dentro de la cámara de xenón en NEXT capturará el ion bario y emitirá luz azul. Al mismo tiempo, se detectarán los dos electrones emitidos, lo que demostrará la existencia de la desintegración beta doble sin neutrones.
¿Es muy difícil? NEXT está intentando detectar un átomo de bario entre 10 elevado a 28 átomos de xenón.
Imaginemos todos estos átomos como peces en el mar y nuestra molécula como una red de pesca. El número de átomos de xenón correspondería al número de peces que tendríamos en todos los océanos de un planeta, ¡en todos los planetas de una galaxia en 100.000 galaxias!
¡Imagínense intentar pescar un pez concreto entre todos los demás!