En 1999 fue concedido el Premio Nobel a los físicos holandeses Gerard ‘t Hooft y Martinus Veltman por su contribución a la renormalización de la teoría electrodébil y de esta forma, de todo el Modelo Estándar de las partículas elementales. Ahora bien, en el Modelo Estándar las masas de las partículas involucradas se generan mediante un procedimiento especial. La vía directa hubiese sido incluir términos de masa en el Lagrangiano del Modelo Estándar; sin embargo estos términos de masa no son invariantes bajo las simetrías en las cuales los físicos confiamos que la naturaleza está construída. La manera de solventar esta dificultad (cómo tener partículas masivas sin tener términos de masas en nuestro modelo) es un paso genial y se conoce como ruptura espontánea de simetría.

Lee el resto de esta entrada »

We take a look of a very important equation. Relativistic quantum mechanics is the way to make quantum mechanics consistents with Lorentz’s invariance. Dirac proposed his equation due to ‘the fail’ of the Klein-Gordon equation. This fail ocurred in two ways:

  1. The solutions of the Klein-Gordon equation accept both possitive and negative energy solutions. Maybe you don’t see any issue on this, but if you think about a free particle, you would not expect this negative energy type solutions.
  2. The other reason for the fail was that the probability density seems to be negative which is inconsistent with a probability definition.

Lee el resto de esta entrada »

El Higgs

diciembre 20, 2011

El Higgs (o con nombre y apellido, el bosón de Higgs) es una partícula archiconocida por los físicos de partículas, pero no precisamente porque haya sido detectada o ‘vista’ alguna vez. El Bosón de Higgs es una hipótesis necesaria para el llamado modelo estándar de partículas. El modelo estándar es nuestra mejor teoría acerca de los constituyentes fundamentales del universo y sus interacciones y ha realizado predicciones notables sobre cómo se comportan las partículas. El modelo estándar describe a quarks y leptones, así como sus interacciones; y como todo esto es un cuento cuántico, cada interacción está mediada por una partícula también. Este año y presumiblemente el que viene, se ha escuchado y se escuchará mucho sobre el bosón de Higgs; así que hablemos un poco sobre el Higgs y su papel en el modelo estándar de partículas.

Lee el resto de esta entrada »

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.