¿Toda la materia que existe se creó en el Big Bang o se sigue creando materia nueva?

Para empezar, tenemos que definir a qué nos referimos cuando decimos materia porque hay partículas que pueden considerarse así y otras que normalmente no consideramos como materia, como por ejemplo, los fotones. Aunque los fotones no tengan masa, también reaccionan ante la gravitación, si definimos la materia como aquella que tiene masa y forma átomos, es decir, protones, neutrones y electrones, las partículas que tienen masa, te diré que no hay creación de materia nueva, toda la que existe se creó durante el Big Bang y en los instantes siguientes.

La explicación a por qué no se crean partículas nuevas de estas a las que hemos llamado materia es que para que aparezcan nuevas partículas como esas es necesaria una cantidad de energía tan enorme, tan alta, que solo se ha producido, que sepamos, en el Big Bang y los instantes siguientes. El Big Bang es como llamamos al suceso que dio origen a nuestro universo hace unos 13.800 millones de años. No fue, como a veces se cree erróneamente, una explosión en un punto del espacio, pero en ese momento toda la materia y la energía estaban concentradas en un estado extremadamente caliente y denso. 

Entonces se produjo una singularidad, es decir, un hecho que no podemos explicar con las leyes de la física que conocemos. Y esa singularidad provocó que el universo comenzara a expandirse y a enfriarse, con lo que aparecieron el espacio y el tiempo. Te puedes imaginar la enorme energía necesaria para que todo eso ocurriera. Pues, como te decía, esa es la energía que se necesita para crear la materia y como esa cantidad inmensa de energía no ha vuelto a producirse en el cosmos, no se ha creado más materia nueva.

La razón por la que no se ha producido otra concentración de energía tan grande es que desde que tuvo lugar el Big Bang, el universo sigue expandiéndose y enfriándose así que la energía que contiene está cada vez más diluida. Y en un universo que se enfría, las condiciones ya no permiten la creación de nuevas partículas con masa. Y como el proceso no se detiene, las condiciones están cada vez más alejadas de lo que se necesita para la creación de partículas masivas.

Ocurren hechos que podrían llevamos a pensar que sí aparecen partículas nuevas, por ejemplo, en los bordes de los agujeros negros se forman pares de partículas y antipartículas. Pero la masa total se conserva porque, aunque una de esas partículas escape, la otra cae dentro del agujero. Es decir, que cuando surge una partícula en el horizonte de sucesos de un agujero negro es porque el propio agujero está perdiendo masa, así que la cantidad total de masa en el cosmos sigue siendo la misma. 

Todo esto no significa que el universo sea estático o inerte. Aunque no se cree materia nueva en el sentido global, la materia existente se transforma constantemente: en el interior de las estrellas, en explosiones de supernovas o en procesos cuánticos extremos, la energía cambia de forma y las partículas interactúan, se aniquilan o se reorganizan. Lo que permanece desde los primeros instantes tras el Big Bang no es la forma concreta de la materia, sino su cantidad total, que se conserva mientras el universo evoluciona, se enfría y construye las estructuras cada vez más complejas que hoy observamos.

Ruth Lazkoz es doctora en física, catedrática de la Universidad del País Vasco.

Coordinación y redacción: Victoria Toro.

Pregunta enviada vía email por David Robinson.

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