L'article, titulat ‘Time-reversal violation with quantum-entangled B mesons’, és un dels Col·loquis de ‘Reviews of Modern Physics (RMP)’, una de les revistes de ‘Physical Review’, pertanyent a la Societat Americana de Física (APS). Els seus articles de revisió ofereixen tractament en profunditat d’un àrea de recerca, revisant els treballs recents i articles rellevants i proporcionant una introducció per a estudiants de postgrau i investigadors d’altres camps relacionats.

 

Els Col·loquis, més curts, descriuen treballs recents d’interès general en la frontera de la física amb impacte en diversos camps diferents. Per a aquesta publicació, una de les de major índex d’impacte d’àmbit internacional, per davant de ‘Nature’ i ‘Science’, els autors de l’IFIC han inclòs una figura, elegida ara per a la portada de la revista, que il·lustra els fonaments de l’experiment que ha permès comprovar directament i amb un elevat nivell significatiu la ruptura de la simetria temporal en les lleis fonamentals de la Física.

 

Aquesta elecció reflecteix l’impacte d’aquest treball, realitzat per la col·laboració internacional BABAR del laboratori SLAC (Stanford Linear Accelerator Center, Estats Units) i publicat a la fi de 2012 en la revista ‘Physical Review Letters’. L'estudi, proposat i liderat per científics de l’IFIC, va ser seleccionat pels editors de la revista com ‘Viewpoint in Physics’. Solament un centenar d'uns 18.000 articles publicats anualment per l’APS són elegits.

 

Altres publicacions com ‘Physics Today’, ‘Nature’, ‘The Economist’ i ‘Physics World’ van publicar articles i ressenyes sobre aquest resultat. Aquesta última, que confecciona anualment les recerques que considera Top 10 de Física de l'any, va seleccionar aquest resultat en la tercera posició de l’any 2012. La primera posició la va ocupar el descobriment del bosó de Higgs pels experiments ALTAS i CMS del CERN.

 

Les simetries, o la falta (ruptura) d’elles, són una pedra angular per a la comprensió de les lleis fonamentals que regeixen la naturalesa. Una de les simetries més importants, però també de les més difícils de detectar directament en el laboratori, és la d’inversió temporal. Diem que existeix simetria sota inversió temporal si les mateixes lleis físiques són vàlides tant per a un sentit del seu moviment com para el seu invers, la qual cosa equival a dir que funcionen igual cap a davant com cap a arrere en el temps.

 

Açò no guarda cap relació amb la fletxa del temps macroscòpica, tan familiar en la vida quotidiana, sinó que afecta a les lleis quàntiques que regeixen el món microscòpic. Per a una partícula aïllada, el pas del temps sembla el mateix cap a davant i cap a arrere, és a dir, el seu moviment és reversible o temporalment simètric. No obstant açò, aquesta simetria es trenca en certs processos físics, com el qual va ser observat amb mesons B, una partícula composta per un quark de tipus b (anomenat bellesa, ‘beauty’ en anglès) i un antiquark de tipus d (anomenat a baix, ‘down’), per l’experiment BABAR al novembre de 2012. Aquesta asimetria es troba estretament lligada a una de les propietats més enigmàtiques de la naturalesa, la diferència entre matèria i antimatèria.

 

L’observació directa de l’asimetria temporal va ser possible gràcies a la capacitat única de l’experiment per a produir parells entrellaçats de mesons B. Dues partícules es troben entrellaçades quan les seues propietats quàntiques no són independents entre sí, encara que estiguen separades espacialment. Aquest fenomen, un dels més sorprenents de la mecànica quàntica, va ser presentat durant llarg temps com una paradoxa (coneguda com d’Einstein-Podolsky-Rosen, o EPR). 

 

Avui dia, comprovada experimentalment, el seu ús s'ha generalitzat en diversos camps, com el de la informació i computació quàntiques. En aquest experiment s’utilitza de manera que en mesurar l’estat d’un dels mesons B pot inferir-se l’estat del seu company. Amb açò va ser possible comparar certes transicions entre parells d'estats de mesons B amb les seues transicions inverses i així comprovar que no ocorren de la mateixa manera.

 

Més informació:

‘Colloquium: Time-reversal violation with quantum-entangled B mesons’, J. Bernabéu and F. Martínez-Vidal. Rev. Mod. Phys. 87, 165 – Published 23 February 2015. 

DOI: http://dx.doi.org/10.1103/RevModPhys.87.165

 

Portada de la revista Reviews of Modern Physics: http://journals.aps.org/rmp/

Per a saber més: ‘Panorama: Ruptura de simetría bajo inversión temporal’, J. Bernabéu y F. Martínez Vidal.  Investigación y Ciencia. Octubre 2013.