Hay una pregunta que la física lleva décadas intentando resolver: si el universo nació con cantidades casi iguales de materia y antimateria, ¿por qué todo lo que vemos está compuesto principalmente de materia? Según nuestros modelos actuales, ambas deberían haberse aniquilado casi por completo. Sin embargo, aquí estamos, rodeados de galaxias, estrellas y planetas. La respuesta podría encontrarse en fenómenos extraordinariamente pequeños, ocultos dentro de los núcleos atómicos.
Para investigarlos, los científicos suelen recurrir a instalaciones enormes, capaces de acelerar partículas hasta velocidades cercanas a la de la luz. Pero un equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y varias instituciones internacionales ha demostrado que existe otro camino. Han conseguido utilizar los electrones de una molécula como sondas capaces de revelar propiedades del interior de un núcleo atómico, sin necesidad de romperlo mediante colisiones de alta energía.
El descubrimiento, publicado en Science el 23 de octubre de 2025, permitió detectar una interacción extraordinariamente sutil entre los electrones y el núcleo del radio. Su importancia podría ir mucho más allá de comprender cómo se organiza un átomo.
Una molécula se convirtió en una especie de colisionador microscópico
La estrategia del equipo liderado por Ronald Fernando García Ruiz y Shane Wilkins consistió en utilizar monofluoruro de radio, una molécula formada por un átomo de radio y otro de flúor. El radio tiene una particularidad especialmente interesante. Algunos de sus isótopos presentan núcleos cuya distribución de materia y carga se aleja de la simetría esférica y puede describirse, aproximadamente, como una pera.
Según explica el MIT, esta asimetría convierte al radio en un candidato prometedor para buscar pequeñas violaciones de las simetrías fundamentales de la naturaleza. Al incorporarlo a una molécula, sus electrones experimentan campos eléctricos internos extremadamente intensos. Esto aumenta la sensibilidad a interacciones que normalmente resultan difíciles de medir.
Los investigadores produjeron moléculas radiactivas, las guiaron mediante un dispositivo experimental y utilizaron láseres para medir sus niveles de energía con una precisión extraordinaria. El experimento se realizó en las instalaciones ISOLDE del CERN, en Suiza, con la participación de especialistas de distintas instituciones.
Detectaron una señal que solo podía explicarse mirando dentro del núcleo
La sorpresa apareció cuando compararon las mediciones con los modelos que describían las interacciones entre electrones y núcleos atómicos. Los niveles energéticos presentaban una diferencia diminuta, del orden de una millonésima de la energía de los fotones láser utilizados. Sin embargo, aquella desviación contenía información fundamental.
Los investigadores concluyeron que la función de onda de los electrones se extendía hasta el interior del volumen nuclear, permitiendo que su comportamiento reflejara la distribución de magnetización de protones y neutrones. El fenómeno está relacionado con el denominado efecto Bohr-Weisskopf, mediante el cual la distribución interna del magnetismo nuclear influye en la estructura energética de los electrones.
Tal como recoge la revista especializada Physics World, observar este efecto en una molécula radiactiva constituye un avance para la espectroscopía de precisión. No significa que los científicos hayan obtenido una fotografía directa del interior del núcleo. Lo que consiguieron fue algo distinto: medir una señal energética que permite poner a prueba modelos de su estructura. Y esa distinción es importante.
El objetivo final es investigar uno de los mayores misterios del universo
La materia y la antimateria tienen propiedades opuestas y pueden aniquilarse cuando entran en contacto. El problema es que los mecanismos conocidos de la física de partículas no bastan para explicar el enorme predominio actual de la materia.
Una posibilidad es que existan fenómenos adicionales que violen determinadas simetrías fundamentales, especialmente las relacionadas con la carga y la paridad. Los científicos consideran que núcleos asimétricos como el del radio-225 podrían amplificar algunas de esas señales, facilitando su detección.
De hecho, investigaciones anteriores del mismo grupo, publicadas en Physical Review Letters, ya habían demostrado la sensibilidad del monofluoruro de radio a pequeñas diferencias en el tamaño nuclear.
El nuevo trabajo representa un paso adicional porque permite estudiar la distribución magnética interna. Todavía no se ha detectado ninguna nueva violación de simetría ni se ha resuelto el desequilibrio entre materia y antimateria. Sin embargo, los investigadores esperan perfeccionar el enfriamiento y control de las moléculas para realizar mediciones todavía más sensibles.
La importancia del descubrimiento reside precisamente ahí: una molécula extremadamente pequeña puede convertirse en una herramienta para investigar procesos fundamentales del universo sin recurrir exclusivamente a instalaciones gigantescas. Y quizá, estudiando interacciones que duran apenas una fracción de segundo y producen cambios energéticos casi imperceptibles, los físicos encuentren nuevas pistas sobre por qué el cosmos terminó lleno de materia. Y no de antimateria.
