En la entrada anterior comentabamos un poco acerca del bosón de Higgs y algunas de las razones para que los físicos de altas energías confíen en su existencia y lo busquen. Se ha podido deducir que la masa del Higgs es del orden de 10² GeV; de hecho, los hallazgos y exploraciones del CERN de este año 2011, nos dan una ventana mucho más estrecha: entre 117 y 127 GeV. Hasta ahora pues ya hemos visto cómo va todo, ahora ¿qué es esto del problema de la jerarquía de masas?

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Supersimetría

mayo 3, 2010

Qué mejor manera de comenzar a escribir; el próximo jueves presento mi primer seminario de trabajo especial de grado y mi primer seminario sobre física: será sobre Supersimetría. Uy, tan diferente a enseñar, ya iré contando cómo ha sido esta experiencia.

Supersimetría es una de las teorías más exploradas de la física desde los años 70, en parte por su interesante y hermoso formalismo matemático y en parte porque permite resolver algunos problemas aún abiertos de la física de altas energías. Entre ellos el llamado Problema de Jerarquías del Modelo Estándar (relacionado con las correcciones radiativas a la masa de Higgs en el régimen de muy altas energías), además de brindar una puerta de entrada a la unificación en un único marco conceptual de las diversas interacciones de la física.

Las partículas fundamentales pueden clasificarse según su espín (propiedad que no tiene análogo clásico, pero que tiene la misma álgebra que el momentum angular). Pues bien, según el espín las partícular son bosones o fermiones. Los bosones tienen espín entero, siendo el fotón su representante más conocido (espín 1). Los fermiones tienen espín semientero y el electrón es el fermión fundamental más conocido (espín 1/2). Es algo notable que las partículas portadoras de fuerzas sean bosones mientras que el resto de las partículas (la materia por ejemplo) sean fermiones. Pues bien, supersimetría es una transformación que vincula estados bosónicos y fermiónicos.

Extensión Supersimétrica del Modelo Estándar

En la figura observamos la extensión supersimétrica del Modelo Estándar. A un fermión conocido de espín 1/2 como el electrón, le corresponde un compañero supersimétrico bosónico de espín 0 llamado S-electrón. Mientras que a un bosón como el fotón (espín 1) su compañero supersimétrico es un fermión sin masa de espín 1/2 llamado fotino.

Las partículas compañeras (aquellas vinculadas por la transformación – de las que se dice están en el mismo multiplete) de una teoría invariante bajo supersimetría deben tener masas iguales. Esto implica que las energías para producirlas a ambas debe ser la misma (recordemos a Einstein), sin embargo aún no se han observado las compañeras supersimétricas del modelo estándar y es por esto que se dice que supersimetría está rota.

Son estos mecanismos de ruptura de supersimetría los que hacen que la teoría tenga valor para poder describir a la naturaleza, porque es un hecho experimental la ausencia de supersimetría a los niveles de energía ya explorados en los aceleradores de partículas. Sin embargo, en el LHC del CERN se espera poder comprobar esta teoría. Cualquier resultado que se obtenga será importante; cualquiera que sea permitirá seguir profundizando nuestra comprensión de la naturaleza.

Después de todo, son buenos tiempos para vivir y conocer.