INTERROGANTES DEL MODELO ESTANDAR PARTICULAS

MAS INFORMACIONES:

RELACIONADOS LHC 2008 Y 2009

INTERROGANTES

La partícula de Higgs

El enigma de la masa

Para entender el mecanismo de Higgs

¿Qué es el sabor?

Carga color

Teoría de la Gran Unificación

Súper Simetría (SUSY)

Materia Oscura: Una revolución

Teoría del Todo

Habíamos visto en la entrada “EL MODELO DE LAS PARTICULAS Y LAS INTERACCIONES ” que del modelo se desprendían algunas interrogantes, las cuales se contaba enfrentar con el LHC (Gran Colisionador de Hadrones) en particular con el detector ATLAS, que se llama el experimento ATLAS.

A continuación se describirán someramente las interrogantes.

La partícula Higgs

Uno de los objetivos principales del programa ATLAS es descubrir y estudiar la partícula Higgs. La partícula de Higgs es de importancia crítica en las teorías de partículas y está directamente relacionada con el concepto de masa de las partículas y, por tanto, de todas las masas. ¿Cuál es la partícula Higgs?

La partícula Higgs no es una partícula de materia ni es una portadora de fuerza.

¿Porque algunas partículas tiene gran masa y otras como los neutrinos y fotones tiene masas muy pequeñas?

El enigma de la masa

¿Por qué las partículas tienen masa, y por qué sus masas son diferentes? Es notable que un concepto tan familiar como masa no se entiende hasta que la propuesta del Modelo Estándar.

La mayoría de nosotros estamos familiarizados con los campos eléctricos, magnéticos, y los gravitacionales. Una persona en el campo gravitacional de la Tierra, siente una fuerza. Las ondas electromagnéticas (como las ondas de radio) viajan a través del espacio de la misma manera que las ondas a través de un estanque de agua. Si el estanque se describe en términos del lenguaje cuántico, la superficie del agua que transporta las ondas se llama un “campo”.

El modelo estándar propone que hay otro campo que todavía no se observa, un campo que es casi indistinguible del espacio vacío. Nosotros lo llamamos el campo de lHiggs. Pensamos que todo el espacio está ocupado con este campo, y que por interacción de este con las partículas ellas adquieren su masa. Las partículas que interactúan fuertemente con el campo de Higgs son pesadas, mientras que las que interactúan débilmente son livianas.

El campo de Higgs tiene al menos una nueva partícula asociado a él, la partícula Higgs (o boson de Higgs). El detector ATLAS en el LHC será capaz de detectar esta partícula si existe. ¡Este sería uno de los más grandes descubrimientos científicos jamás logrado!.

Para entender el mecanismo Higgs:

Imagine que una pieza llena de físicos conversando quietamente, es como un espacio lleno de campo Higgs.

… un prestigioso y conocido científico camina allí , creando una perturbación mientras se mueve a través de la pieza atrayendo un grupo de admiradores a cada paso…

… esto aumenta la resistencia al movimiento, en otras palabras, adquiere masa, como una partícula moviéndose a través de un campo Higgs…

Por otra parte

.. si un rumor cruza la pieza…

.. se crea el mismo tipo de agrupamiento, pero esta vez entre los científicos mismos. En esta analogía los racimo de científicos son las partículas Higgs.

(We thank CERN for use of these images and text. The concept was inspired by Prof. David J. Miller of University College London who won a prize for a lucid explanation of the Higgs Boson, see: http://www.hep.ucl.ac.uk/~djm/higgsa.html)

¿Que es el sabor?

Considere estas tres sustancias:

Hidrógeno : 1 protón en el núcleo; 1 Electrón en órbita

Deuterio : 1 protón + 1 Neutrón en el núcleo; 1 Electrón en órbita

Tritio : 1 protón + 2 Neutrones en el núcleo; 1 Electrón en órbita

Un químico diría “Cada uno de estos tiene un electrón y un protón, de modo que cada uno se comportaquímicamente de la misma forma, sólo tienen diferentes masas. Yo llamaría estos” isótopos “de hidrógeno”

Un físico nuclear podría elaborar diciendo “Mirando en el interior del núcleo, vemos que cada una de estas sustancias tiene un número diferente de neutrones”.

Un físico de partículas, buscando en el nivel sub-nuclear, encuentra quarks diferentes con propiedades similares pero diferentes masas. Como un químico o físico nuclear al referirse a los átomos de diferentes masas y propiedades similares como “isótopos”, el físico de partículas se utiliza el término ‘sabor’ para describir estos quarks:


Así como el físico nuclear explicó las diferencias en la masa de isótopos mirando a los componentes del núcleo, la naturaleza de la cuestión para el físico de partículas es: “¿Son los compuestos quarks los constituyentes más pequeños de la naturaleza?” La misma pregunta se aplica a los seis sabores de leptones.

Todavía no hemos visto ninguna prueba de tales compuestos, pero ATLAS será capaz de ahondar mucho más en los quarks. El experimento ATLAS podría responder a esta pregunta.

Carga Color


Quarks y gluones son partículas color – cargadas ( ver * al final de este tema). Del mismo modo que las partículas cargadas eléctricamente interactúan intercambiando fotones en las interacciones electromagnéticas, las partículas color-cargadas intercambian gluones en las interacciones fuertes. Cuando dos quarks están próximos entre sí, intercambien gluones y crear un muy intenso campo de fuerza color ( * ) que une a la quarks uno a otro. El campo de fuerza es mayor a medida que los quarks se apartan. Los quarks cambian constantemente su color ( * ) a medida que cambian gluones con otros quarks

¿Cómo trabaja la carga color?

Hay tres colores y tres cargas correspondientes anticolor (color complementario) . Cada quark tiene una de las tres cargas de color y cada antiquark tiene una de las tres cargas anticolor . Así como una mezcla de rojo, verde y azu, la luz resulta en luz blanca, en un barión una combinación de cargas-color “rojo”, “verde” y “azul” es de color neutro, y en un antibaryon “antirrojo”, “antiverde , ” y” azul ” también es de color neutro. Los mesones son de color neutro, ya que llevan combinaciones, como “rojo” y “antirojo”

A causa de que la emisión – absorción gluon siempre cambia de color, y que además el color es una cantidad conservativa, los gluones puede ser pensados como portadores de una carga color y un anticolor. Dado que hay nueve posibles combinaciones color-anticolor podemos esperar nueve cargas gluones , pero las matemáticas obran de tal forma que sólo hay ocho combinaciones. Lamentablemente, no existe una <!–[if gte vml 1]&gt; &lt;![endif]–>explicación intuitiva para este resultado.


( * ) Importante:

“Carga Color ” no tiene nada que ver con los colores visibles, es sólo una convención para nombrar a un sistema matemático desarrollado los físicos para explicar sus observaciones acerca de los quarks en hadrones.

Teorías de la Gran Unificación

La teoría de que (¡esperamos!) unificará las interacciones fuertes, débiles y las interacciones se llama la “Gran Teoría Unificada”. Los físicos pueden escribir esas teorías hoy, pero se necesita más datos para decir cuál de las muchas versiones, en su caso, se describe la naturaleza.

Si una Gran Unificación de todas las interacciones es posible, entonces todas las interacciones que observamos todas son diferentes aspectos de la misma, la interacción unificada. Sin embargo, ¿cómo puede ser este el caso si las interacciones fuertes, débiles y electromagnéticas son tan diferentes en fuerza y efecto? Curiosamente, la teoría y los datos actuales sugieren que estas variadas fuerzas se fusionan en una sola fuerza, cuando las partículas están afectados se encuentran en una situación de suficientemente alta energía.

Figura

Forces Merge at High Energies: Fusión de Fuerzas a Altas Energías

Strength of Force : Intensidad de Fuerza

Energía en GeV : Energía en GeV

Trabajos contemporáneos sobre GTU (Gran Teoría Unificación) también sugieren la existencia de una nueva partícula portadora de fuerza que podrían causar el decaimiento del protón. Tal decaimiento debería ser extremadamente raro; de otra manera no nuestro mundo no existiría en la actualidad. Las mediciónes nos dicen que la vida media del protón es mayor que 1032 (10 a la potencia de 32) años!

Supersimetria

Muchos físicos han elaborado la teoría de la supersimetría, en particular en el contexto de la Gran Teoría Unificada. Las teoría de la supersimetría postula que por cada partícula que se observa hay una partícula masiva “en la sombra” asociada. Por ejemplo, por cada quark puede haber un etiquetado “squark”.

Partículas

Particulas “sombras” Supersimétricas

Todavía no se han visto partículas supersimétricas , pero los experimentos en marcha en el CERN están buscando al socio del boson W, y los experimentos en Fermilab están buscando los socios de los quarks y gluones. ATLAS tendrá enormes capacidades de búsqueda de una amplia variedad de partículas supersimétricas

Una de las partículas supersimétricas (el “neutrino”) podría conformar la materia oscura en el universo.

Materia Oscura: Una Revolución

De vez en cuando, una nueva idea científica sale a desafiar anteriores modos de pensar. La observación de Copérnico de que la Tierra no es el centro del sistema solar (o universo) es un ejemplo de esa revolución en la ciencia y la teología

Los científicos recientemente sufrieron otra alucinante revolución cuando se dieron cuenta de que la mayor parte del universo no está hecho de la misma naturaleza de materia que la Tierra. A partir de efectos gravitacionales, se puede inferir la existencia de una “materia oscura “, un tipo de materia que no podemos ver. Se tiene una amplia evidencia circunstancial de que gran parte de esta no esta compuesta de protones, neutrones, y electrones, como nosotros lo estamos.

Materia Oscura / Materia NO Oscura

¿Qué es la materia oscura? No sabemos. Es posible que la materia oscura esté compuesta de neutrinos, o incluso de otras formas más exóticas de la materia hipótetizada de los teóricos.

La Teoría del Todo

El objetivo de largo alcance de la física es la unificación de todas las fuerzas, de manera que la gravedad se combinaría con la futura versión de la Gran Teoría Unificada. Entonces, la interacción gravitacional tendría que ser pensada en términos de cuantización, al igual que las otras fuerzas, de esta manera la fuerza gravitatoria sería transmitida por partículas llamado gravitones.

Esto plantea un enorme problema. Einstein nos demostró que la fuerza gravitacional surge debido a la curvatura en el tejido de espacio. Por lo tanto, la tarea que hay que emprender es la cuantificación del espacio para producir los gravitones. La elaboración de este tipo de campo cuántico es todo un reto tanto conceptual como matemático.

(http://www.holoscience.com/news/img/Holoscience.jpg)

El EXPERIMENTO ATLAS puede guiarnos hacia una Gran Teoría Unificada, así finalmente el intelecto humano comprenderá una completa, unificada Teoría del Todo.

CONTINUA EN:FISICA DEL LHC GRAN COLISIONADOR DE HADRONES

Extraido de:

http://www.atlas.ch/etours_accel/index.html

http://particleadventure.org/index.html

http://hands-on-cern.physto.se/hoc_v21en/index.html

AÑO 2008

 

¡10.500 VISITAS RELACIONADAS CON EL LHC!

09/09/2008 A LAS 15:25 HORAS GMT

MUCHAS GRACIAS PORQUE DEMUESTRA INTERES POR LAS COSAS IMPORTANTES Y PORQUE PARA MI ES UN GRAN PREMIO

GRAZNIDO

ENTRADAS RELACIONADAS:
1 EXPERIMENTOS FISICA PARTICULAS / UNA MIRADA
2 EL MODELO DE LAS PARTICULAS E INTERACCIONES
3 INTERROGANTES DEL MODELO ESTANDAR DE LAS PARTICULAS
4 FISICA DEL LHC
5 LHC / EL GRAN COLISIONADOR DE HADRONES
6MATERIA OSCURA Y ENERGÍA OSCURA
7 MATERIA OSCURA
8 NOTICIAS DEL LHC

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2 Respuestas a “INTERROGANTES DEL MODELO ESTANDAR PARTICULAS

  1. Impresionante esperemos conocer los misterios del universo

  2. Pingback: ¿ESTA NOCHE EL BOSON DE HIGGS? | GRAZNIDOS Weblog

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