Partículas elementales, antimateria, bosón de Higgs y cosas peores.

PARTÍCULAS ELEMENTALES, ANTIMATERIA, BOSÓN DE HIGGS Y COSAS PEORES

Jorge Martínez OrtegaCinvestav/D0

Ooyala

martes 9 de abril de 13

PLAN DE LA PLÁTICA

• Introducción

•Descubrimiento de las partículas “elementales” (y sus antipartículas)

•Modelo Estándard (y bosón de Higgs)

•Experimentos de Física de Partículas (Física de Altas Energías)

• Impacto en la Sociedad Global


INTRODUCCIÓN, O DE CÓMO LLEGAMOS AL ÁTOMO

•Demócrito postuló la primera “Teoría Atómica”.

•Dalton “re-postuló” la teoría atómica de una manera científica.

• La teoría “curpuscular” de la matería fue ampliamente aceptada con la explicación matemática del movimiento browniano, por Einstein, en 1905.


RADIACIÓN ALFA, BETA, GAMMA

•Radiación Alfa: dos veces la carga del electrón, pero positiva, masa similar al átomo de Helio. (Núcleos de Helio)

•Radiación Beta: carga igual a la del electrón, masa igual a la del electrón. (Electrones)

•Radiación Gamma: sin carga, sin masa.


DECAIMIENTOS RADIACTIVOS

•Decaimiento α: Cambio de número atómico por -2, cambio de masa atómica -4.

•Decaimiento β: cambioe en número atómico por +1.

• Emisión γ: El nucleo emite radiación gamma, no cambia el número atómico ni la masa.


ELECTRONES, PROTONES, NEUTRONES; O DE CÓMO EL ÁTOMO NO ES TAN

ATÓMICO


POSRITRÓN, APARICIÓN DE LA ANTIMATERIA

•En 1929 Paul Dirac postuló la existencia de la antimateria, fue descubierta en 1932 por Carl D. Anderson.

•La antimateria tiene aplicaciones en medicina. En el PET


NEUTRONES, ¿CÓMO SE MANETIENE UNIDO EL NÚCLEO ATÓMICO?

•En 1930 de descubrió el neutrón.

•Si el núcleo se compone sólo de partículas neutras y partículas con carga positiva, ¿cómo es que se mantiene unido, si las cargas eléctricas del mismo signo se repelen?


ANTIPROTÓN, CONFIRMACIÓN DE LA ANTIMATERIA

En 1955 se confirmó la

existencia del anti-protón.


MUONES, ENTENDIENDO LA INTERACCION DÉBIL

•Se descubrieron en 1936.

•Son como electrones muy masivos.


EL ZOOLÓGICO DE PARTÍCULAS

• En 1936 se descubren los muones.

• En 1947 se descubren los piones.

• En 1947 se descubren los kaones.

• En la década de 1960 se conocían cientos de “partículas elementales”.


QUE TENEMOS HASTA AHORA?

Partículas

• Electrones y muones, y sus neutrinos, y sus anti partículas (leptones).

• Proton, neutron, y otras particulas pesadas, y sus antipartículas (bariones).

• Piones, kaones, y otras particulas que interactuan con protones y neutrones, de masa entre el pion y el neutron (mesones).

Parecía no existir un formalismo unificado que ayudara a describir las interacciones del zoológico de partículas .

Procesos

• Interacción Debil: procesos que involucran neutrinos, electrones y/o muones. Involucran tiempos del órden de ~10-10s.

• Interacción Fuerte: procesos nucleares nunca involucran leptones, sólo bariones y mesones. Involucran tiempos del orden de ~10-23s.

• Procesos extraños: Involucran sólo mesones y bariones, pero con tiempos de ~10-10s.


EL MODELO ESTÁNDARD DE FÍSICA DE PARTÍCULAS

ELEMENTALES

• Se postula la existencia de 8 partículas elementales no descubiertas entonces.

• Todas fueron descubiertas en distintos experimentos, con el paso de los años.

• Explica prácticamente todos los fenómenos que involucran partículas, además de predecir otros.


IDEAS FUNDAMENTALES DEL MODELO ESTÁNDAR

•Todo es una onda, la matería y las interacciones se representan con ondas. (Es una teoría de campo cuántico)

•Todas las interacciones provienen de alguna simetría de la naturaleza. (Simetrías de Norma)

•Tales simetrías se “rompieron” en algún momento de la vida del universo.(Rompimiento espontáneo de la simetría)

• La masa de las partículas proviene de las interacciones de estas con el Bosón de Higgs.


DETECTOR DØ


TEVATRON

• Colisiones de 1.96 TeV,

• 2 millones de cruces por segundo.

• Descubrimiento del quark Top por parte de los experimentos CDF y DØ.

• Las necesidades de almacenamiento y análisis de dtos ayudaron al desarrollo del cómputo GRID

• Primer colisionador en usar magnetos superconductores.


CMS


¿CÓMO SE VE EL BOSÓN DE HIGGS?


EXPERIMENTOS DE NEUTRINOS


LAS COSAS PEORES: MATERIA OSCURA Y ENERGÍA OSCURA


OTROS PROBLEMAS ABIERTOS EN LA FÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS

• El bosón de Higgs encontrado es realmente el del Modelo Estándard?

• ¿Porqué nuestro universo sólo está hecho de materia?

• ¿Los neutrinos son su propia antipartícula?

• ¿La gravedad es distinta a las otras tres interacciones fundamentales?

• ¿Existen las “moléculas de mesones”?

• ¿Porqué no se ven cuarks libres?


IMPACTO EN LA SOCIEDAD

•World Wide Web: en 1990 Tim Berners-Lee escribió una propuesta que terminaría convirtiéndose en el WWW.

•Computo Grid.

•Terapia contra el cáncer.

•Recursos humanos para distintas industrias.


CONCLUSIONES• La física de partículas y en general cualquier área de la ciencia es

interesante, y trae beneficios a la sociedad. Pero principalmente es divertida.

• La física de partículas ha traído grandes beneficios a la humanidad, lamentablemente en México no recibe el apoyo adecuado.

• La transferencia de tecnología desde la investigación científica no es el único beneficio de la ciencia, otro menos cuantificable pero probablemente mayor es la transferencia de recursos humanos a al industria.

• No se desilusionen de la ciencia si está plática fue aburrida.


GRACIAS


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