Continuación
10-33 de segundo después del comienzo del tiempo ( o de la Gran Explosión)
Era Electrodébil
A los 10-33 segundos, cuando terminó la Era de la Inflación, la gravedad había empezado a frenar la expansión del universo. La temperatura se mantenía a 1026° Kelvin; las densidades cósmicas, aunque descendiendo, todavía eran suficientemente grandes para que una masa equivalente a la de la Tierra pudiera caber en un dedal. Al instante siguiente, llamado la Era Electrodébil, aparecieron los bosones Higgs X y completaron la separación (mientras es absorbido por un portador de la fuerza electrodébil; el resultado de la interacción es un fotón de la fuerza electromagnética y un bosón de vector intermedio de la fuerza nuclear débil), de las cuatro fuerzas fundamentales, dividiendo la fuerza electrodébil en las fuerzas electromagnética y nuclear débil. En el proceso, leptones y antileptones evolucionaron a variantes como electrones y positrones, que son sensibles al electromagnetismo, y neutrinos y antineutrinos, que responden a la fuerza nuclear débil.
Con la expansión y las temperaturas inferiores, las colisiones fueron mucho menos energéticas de lo que había sido en la Era de la Inflación, lo cual dio como resultado cada vez menos y menos masivas partículas. Los choques aniquiladores entre materia y antimateria produjeron fotones portadores de la fuerza electromagnética, que se descompusieron en parejas electrón-positrón casi sin masa. Cuando un electrón y un positrón se aniquilan mutuamente, el resultado es dos fotones de alta energía, cada uno de los cuales se descompone rápidamente en un par electrón-positrón. Este proceso continúa durante tanto tiempo como los niveles de energía permanecen altos, convirtiendo la energía cósmica en materia y antimateria.
En la Era Electrodébil el encuentro entre un electrón y un quark, produce un bosón para cada una de las cuatro fuerzas. La colisión da como resultado también un electrón y un positrón, un quark y su antiquark, y el par original quark y electrón.
Los leptones creados en eras anteriores adoptan identidades definidas en la relativamente Era Electrodébil. Una posibilidad de las tantas que pueda haber, es que algunos leptones evolucionan a par de neutrino-antineutrino mientras que otros cambian a electrones y sus contrapartidas de antimateria, conocidas como positrones.
Mientras el universo seguía expandiéndose, la temperatura y la energía de las partículas individuales cayeron en picada; paradójicamente, sin embargo, la energía total del universo creció.
10-11 de segundo d.c.t.
A los 10-11 de segundo, la transición de fase de la ruptura de la simetría escinde la fuerza electrodébil en la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil.
En los aceleradores más grandes de hoy en día, la energía del haz de partículas alcanza unos pocos cientos de GeV, justo lo suficiente para crear los misteriosos portadores de la fuerza débil, los bosones W y Z, cuyas masas son casi de 100 GeV. Según la teoría cuántica, estas partículas fueron abundantes unos 10-12 segundos después del comienzo del tiempo o del inicio de la expansión, cuando el mismo nivel de energía perneaba todo el universo
Confinamiento de los Quarks
La acción de Quarks y Gluones – Fermiones y bosones pueden combinarse de muchas maneras. Una de las más fundamentales implica el intercambio de gluones entre los quarks en el proceso de combinar los quarks con partículas más grandes como protones o neutrones. Varias leyes naturales gobiernan esta acción recíproca. La mayoría pertenecen a a propiedades tan abstractas del quark, como la carga, el espín y el color, el resultado final – ya sea protón o neutrón – se halla sometido también a esas leyes. Una regla típica es que el color debe ser conservado, permaneciendo constante en su valor total durante cualquier intercambio quark-gluón.
Hay seis tipos de Quarks. Debido a que cada tipo puede venir en cualquiera de los tres colores, hay, a todos los efectos, tres subespecies de cada tipo. Para mayor conveniencia—y porque la energía es equivalente a la masa—los físicos expresan la masa de los quarks en unidades de energía llamada MeV o millones de electrón voltios. La carga eléctrica de un quark se halla expresada como una fracción de la de un electrón. El espín, una propiedad análoga a la del impulso angular de un trompo que gira, se halla también expresado en fracciones.
El contexto de color, no tiene nada que ver con lo colores que percibimos en la paleta de un artista, es simplemente un término útil para distinguir entre quarks y gluones sobre la base de las formas en que influencian unos a otros.
Se dice que los quarks aparecen en los colores rojos, verdes o azul; los antiquarks aparecen en antirrojo, antiverde o antiazul. Cada gluón tiene a la vez un color y un anticolor: A la hora de construir un neutrón o un protón, los quarks intercambian constantemente una barrera de gluones, cambiando de colores a una velocidad inimaginable. Estos ajustes de juego rápido son necesarios debido a que los protones y neutrones han de ser incoloros. Una forma de conseguir esto es utilizar los tres colores de los quarks para conseguir el equivalente del blanco; en efecto, los colores se anulan mutuamente. Así, los quarks tiene que combinarse en tríos para formar neutrones y protones.
La regla que gobierna la carga eléctrica requiere también que los quarks se reúnan en grupos de tres. Los protones deben tener una carga eléctrica completa, y los neutrones ninguna. Puesto que los quarks llevan cargas positivas o negativas de uno a dos tercios de la de un electrón, sólo ciertas combinaciones de tres quarks lo conseguirán.
A los 10-6 de segundo, cuando las temperaturas descendieron a unos 1013° K., las piezas básicas del universo de hoy empezaron a reunirse. Aunque todavía un millón de veces más calientes que el núcleo del Sol, este relativamente bajo nivel de energía permitió a los gluones de la fuerza fuerte unir a los quarks en los bloques de construcción de los núcleos: protones, neutrones y sus antipartículas. Los quarks permanecieron aprisionados en partículas nucleares por condiciones que eran más frías y menos energéticas que aquellas en las que se habían originado. Debido a que los neutrones se descomponían ocasionalmente en protones, los protones llegaron gradualmente a superar en números a los neutrones.
A los 10-5 de segundo, los quarks y antiquarks cesan su aniquilación mutua, los supervivientes se unen en tríos para formar protones y neutrones, los componentes de todos los futuros núcleos atómicos.
Las aniquilaciones de materia y antimateria prosiguieron, pero en vez de producir más materia, muchos de estos acontecimientos produjeron fotones demasiado débiles para crear nueva materia. Sin embargo, estos fotones débiles todavía eran capaces de bloquear la información de los lazos protón-electrón que hubieran conducido a la formación de átomos. El ligero exceso de materia procedente de la Era de la Inflación, se convirtió ahora en crítico para el futuro del universo. Con pocos pares de partículas nuevas en producción, toda la antimateria desapareció. Sin embargo, la aniquilación uno por uno de partículas de materia y antimateria dejó detrás un residuo de materia que es lo que llena el universo actual.
Son 10-4 de segundo, el universo tiene 1/10.000 de segundo de antigüedad. La constante captura de electrones y positrones convierte los neutrones en protones y a la inversa. Como se requiere un poco más de energía para hacer neutrones que protones, el proceso deja el universo con cinco veces más protones que neutrones.
Continuará
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