Mikel Gómez-Uranga Jon Mikel Zabala-Iturriagagoitia Donostia, 14 Julio 2014
Uranga.2012
-
Upload
revistapabloneruda -
Category
Documents
-
view
161 -
download
2
Transcript of Uranga.2012
![Page 1: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/1.jpg)
Instituto de Física Teórica
¿Quiénes somos?
¿A qué nos dedicamos?
¿Dónde estamos?
![Page 2: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/2.jpg)
Investigadores de Plantilla
~ 20
Estudiantes de Doctorado
~ 40
Postdocs
~ 20
(2004)
![Page 3: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/3.jpg)
Campus UAM
Dónde estamos....
![Page 4: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/4.jpg)
Instituto de Física Teórica
Investigación
Estancias
Conferencias Científicas
Seminarios
Producción CientíficaFormación
Divulgación
![Page 5: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/5.jpg)
¿Qué investigamos?
Física de Partículas
Cosmología
¿De qué estamos hechos?
![Page 6: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/6.jpg)
IFT-CSIC/UAM
MadridMarzo 2012
¿De qué estamos hechos?
Introducción a la Física de Partículas Elementales
(agradecimiento a Alberto Casas
por las transparencias)
Angel Uranga
![Page 7: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/7.jpg)
LHC
![Page 8: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/10.jpg)
Del estudio de las partículas que se producen en los choques de protones
se espera obtener información nueva y crucial para nuestra comprensión de la naturaleza.
![Page 11: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/11.jpg)
EL objetivo del LHC es traspasar la frontera actual del conocimiento básico
sobre la naturaleza
![Page 12: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/12.jpg)
¿ Por qué... ?
![Page 13: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/13.jpg)
¿Por qué hay tantas sustancias y objetos diversos?
![Page 14: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/14.jpg)
...
Tabla Periódica
...
Mendeleiev (1867)
![Page 15: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/15.jpg)
Tabla Periódica
?
Átomo
Rutherford (1909)
Bohr (1913)
![Page 16: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/16.jpg)
protón neutrón electrón
![Page 17: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/17.jpg)
...
protón neutrón electrón
![Page 18: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/18.jpg)
protón neutrón electrón
¿Por qué existen estas tres partículas y a qué se deben sus propiedades?
Esta pregunta sólo ha podido ser respondida parcialmente
Aquí es donde chocamos con la frontera básica del conocimiento
![Page 19: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/19.jpg)
Frontera actual
Modelo Estándar
![Page 20: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/20.jpg)
Modelo Estándar
(~1980)
Teoría de la Relatividad
Mecánica Cuántica
![Page 21: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/21.jpg)
Modelo Estándar
(~1980)
Componentes de la Materia
Interacciones
Simetría
![Page 22: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/22.jpg)
Materia
1932 p, n, e ν
1937 µ
1940s mesones π, K
1950s partículas Λ, Δ, Σ, ...
...Actualmente se conocen unas 300 partículas
![Page 23: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/23.jpg)
protón neutrón
u
d
u d
u
d
quarks
![Page 24: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/24.jpg)
νe
1a familia de partículas elementales
casi todo está hecho con ellas
u
de
![Page 25: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/25.jpg)
νe
e
u
d
1a familia
νµ
µ
c
s
2a familia
ντ
τ
t
b
3a familia
18971995
¿Por qué?
![Page 26: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/26.jpg)
Interacciones
![Page 27: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/27.jpg)
Todas estas interacciones son manifestaciones de sólo
4 interacciones básicas
gravitatoria fuerte
electromagnética débil
![Page 28: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/28.jpg)
e
e e
e
γ Interacción Electromagnética
≡ Intercambio de fotones
Todas las interacciones están mediadas por otras partículas: mensajeros de la interacción
![Page 29: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/29.jpg)
Tipo de Interacción Partícula Mediadora
Electromagnética γ (fotón)
Fuerte g (gluón)
Débil bosones W, Z
Gravitatoria G (gravitón)
Las interacciones básicas de la naturaleza son consecuencia de simetrías subyacentes
![Page 30: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/30.jpg)
...Quizá el concepto más importante en la física de partículas moderna
Simetría ≡ Invariancia bajo transformaciones
Simetría
![Page 31: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/31.jpg)
¿ Presenta la naturaleza alguna simetría ?
![Page 32: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/33.jpg)
Lo verdaderamente fundamental no son los objetos, sino las leyes de la física que los originan.
... y las leyes de la física tienen una enorme simetría
Es decir, quedan invariantes bajo ciertas transformaciones matemáticas
![Page 34: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/34.jpg)
Las leyes de la física tienen invarianza temporal:
no cambian con el tiempo
Conservación de la Energía
Por ejemplo:
Análogamente: la simetría del electromagnetismo se relaciona con la conservación de la carga, etc
![Page 35: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/35.jpg)
Simetrías
Leyes de conservación
Interacciones
Partículas Mediadoras
![Page 36: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/36.jpg)
Tipo de Interacción Partícula Mediadora
Electromagnética γ (fotón)
Fuerte g (gluón)
Débil bosones W, Z
Gravitatoria G (gravitón)
Las interacciones básicas de la naturaleza son consecuencia de simetrías subyacentes
![Page 37: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/37.jpg)
Existe un campo (campo de Higgs) que llena todo el espacio, como un líquido viscoso.
masa Fricción con el líquido viscoso
≡
Mecanismo de HiggsHiggs
![Page 38: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/38.jpg)
Bosón de Higgs Ondas en el líquido viscoso≡
Si esta hipótesis es correcta, debería existir una nueva partícula “especial”:
el bosón de Higgs
![Page 39: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/39.jpg)
Esta es la única predicción importante del Modelo Estándar aún sin verificar
Pero es una predicción crucial
Producir una partícula de Higgs es equivalente a “sacar al vacío de su sitio” (por un instante
diminuto)
![Page 40: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/40.jpg)
Objetivos del LHC
Descubrir el bosón de Higgs
Descubrir la física más allá del M.E.
![Page 41: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/41.jpg)
Pero si el Mod. Est. funciona tan bien,
¿Por qué ir más allá?
Qué hay de malo con el Mod. Est.?
![Page 42: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/42.jpg)
![Page 43: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/43.jpg)
?
???
![Page 44: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/44.jpg)
Problemas estéticos
???
Recordar...
νe
e
u
d
1a familia
νµ
µ
c
s
2a familia
ντ
τ
t
b
3a familia
![Page 45: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/45.jpg)
Problema de la jerarquía
¿Por qué las partículas tienen las masas que tienen?
¿Y no son, por ejemplo, un millón de veces más pesadas?
![Page 46: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/46.jpg)
Problema de la jerarquía
Nueva física a energías accesibles
en el LHC
La estabilidad de las masas de las partículas requiere
![Page 47: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/47.jpg)
¿Qué nueva física?
Supersimetría
Dimensiones extras
Technicolor
...
![Page 48: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/48.jpg)
Supersimetría
![Page 49: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/49.jpg)
Dimensiones Extras
En 1917 Kaluza y Klein conjeturaron la existencia de dimensiones extras compactas (invisibles)
El espacio que percibimos con nuestros sentidos posee tres dimensiones espaciales:
![Page 50: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/50.jpg)
Dimensiones Extras Compactas
¿Tendría esta dimensión extra alguna influencia en nuestra vida?
![Page 51: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/51.jpg)
Un escenario distinto
Brana 3D
gravitónfotón
materia
![Page 52: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/52.jpg)
Existe otra posibilidad...
![Page 53: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/53.jpg)
... que estemos completamente equivocados
¡Y ésta podría ser la situación más excitante!
![Page 54: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/54.jpg)
Para acceder a esa nueva física necesitamos una máquina que permita acelerar las partículas hasta enormes energías ....
¡ y hacerlas chocar !
LHC
![Page 55: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/55.jpg)
LHC
ATLAS
ALICE
LHCb
CMS
![Page 56: Uranga.2012](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022060203/559eca8d1a28abc3338b4611/html5/thumbnails/56.jpg)