Post on 30-Jun-2015
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• Diego Mazzitelli
• Carlos Acha
• Daniel de Florian
Educar - Aportes para la enseñanza en el nivel Medioaportes.educ.ar
Física
Departamento de Física - FCEyN-UBA
Física : ciencia de escalas
Lo mas pequeño, Partículas Elementales : Higgs Lo mas grande, Cosmología : Agujeros Negros Lo “super” y lo “nano”: Superconductividad
Estado del arte
Daniel de Florian
Departamento de Física - FCEyN-UBA
El bosón de Higgs
Educar - Aportes para la enseñanza en el nivel Medioaportes.educ.ar
Aparecerá en medios con frecuencia durante los próximos años
Unica partícula del Modelo Standard aún no “descubierta”
Misión fundamental: “otorgar” masa a las partículas
Aparecerá en medios con frecuencia durante los próximos años
Unica partícula del Modelo Standard aún no “descubierta”
Misión fundamental: “otorgar” masa a las partículas
Aparecerá en medios con frecuencia durante los próximos años
Unica partícula del Modelo Standard aún no “descubierta”
Misión fundamental: “otorgar” masa a las partículas
Aparecerá en medios con frecuencia durante los próximos años
Unica partícula del Modelo Standard aún no “descubierta”
Misión fundamental: “otorgar” masa a las partículas
“So, if we created a negative Higgs field, and bombarded them with a stream of Higgs anti-
bosons, they might disintegrate”
Aparecerá en medios con frecuencia durante los próximos años
Unica partícula del Modelo Standard aún no “descubierta”
Misión fundamental: “otorgar” masa a las partículas
Aparecerá en medios con frecuencia durante los próximos años
Unica partícula del Modelo Standard aún no “descubierta”
Misión fundamental: “otorgar” masa a las partículasGod Particle
Aparecerá en medios con frecuencia durante los próximos años
Unica partícula del Modelo Standard aún no “descubierta”
Misión fundamental: “otorgar” masa a las partículasGod Particle
Revisión: Partículas Elementales Interacciones Fundamentales
Durante el siglo XIX se comprendió la naturaleza de la materia en término de átomos
Tabla de Mendeleev (1870)
Toda la materia, viva o inerte, está formada
por átomos y moléculas
Durante el siglo XX se comprendió la naturaleza de la materia en término de componentes de los
átomos hasta llegar a quarks y leptones
La materia Atomos y
moléculas
Núcleo y
electrón
Protón y
NeutrónQuarks
10-8 = 0.00000001
ocho ceros
10-8 cm 10-12 cm 10-13 cm Sin tamaño?
Puntuales?
Durante el siglo XX se comprendió la naturaleza de la materia en término de componentes de los
átomos hasta llegar a quarks y leptones
Los “hadrones”: como el protón y el neutrón que forman los núcleos
de los átomos están formados por quarks
Así por ejemplo:
protón (uud)
+ 2/3 + 2/3 - 1/3 = 1
neutrón (udd)
+ 2/3 - 1/3 - 1/3 = 0Carga:
Nombre
Carga
Up Down
Charm Strange
Top Bottom
+ 2/3 - 1/3
Masas desde 5 MeV hasta 170 GeV
m(e-) = 0.5 MeV
Los “hadrones”: como el protón y el neutrón que forman los núcleos
de los átomos están formados por quarks
Así por ejemplo:
protón (uud)
+ 2/3 + 2/3 - 1/3 = 1
neutrón (udd)
+ 2/3 - 1/3 - 1/3 = 0Carga:
Los Atomos están compuestos de quarks (u y d) y electrones
Nombre
Carga
Up Down
Charm Strange
Top Bottom
+ 2/3 - 1/3
Masas desde 5 MeV hasta 170 GeV
m(e-) = 0.5 MeV
Además existen “parientes” pesados del electrón (muón y tau) y sus correspondientes “neutrinos”
Organizados en 3 familias6 quarks y 6 leptones
¡Agregar las antipartículas!
Particulas Elementales
Med
iado
res d
e Fu
erza
s
Tabla de Mendeleev del siglo XXI
Partículas de MATERIA
Además existen “parientes” pesados del electrón (muón y tau) y sus correspondientes “neutrinos”
Organizados en 3 familias6 quarks y 6 leptones
¡Agregar las antipartículas!
Particulas Elementales
Med
iado
res d
e Fu
erza
s
Tabla de Mendeleev del siglo XXI
Partículas de MATERIA
…y reinterpretamos la fuerza electromagnética
Pero si nada puede ser más rápido que “c” ¿Cómo puede existir una
fuerza (información) instantánea?
El fotón viaja a la velocidad de la luz y es la unidad cuántica del campo electromagnético, o más fácil, LA LUZ!!
Electrodinámica cuántica (QED) : EM +relatividad + mecánica cuántica
1 2
r
1 2
γ
La interacción es mediada por el intercambio
de una partícula (bosón de gauge) FOTON
F =q1 q2
r2
Interacciones
…y descubrimos nuevas interacciones: fuerzas fuerte y débil
La interacción gravitatoria es la primera que sentimos pero aún no la entendemos bien (¿gravitón?)
A estas interacciones las comprendimos en la década del 70:
Nuevos bosones de intercambio : gluones , W, Z
La fuerza Débil responsable del
decaimiento del neutrón
Neutrino: nueva partícula
n p e ν decaimiento β
La fuerza Fuerte (nuclear) responsable de
mantener unidos a los quarks (núcleos) protón
gluón
…y descubrimos nuevas interacciones: fuerzas fuerte y débil
La interacción gravitatoria es la primera que sentimos pero aún no la entendemos bien (¿gravitón?)
A estas interacciones las comprendimos en la década del 70:
Nuevos bosones de intercambio : gluones , W, Z
La fuerza Débil responsable del
decaimiento del neutrón
Neutrino: nueva partícula
n p e ν decaimiento β
La fuerza Fuerte (nuclear) responsable de
mantener unidos a los quarks (núcleos) protón
gluónParticulas Elementales
Med
iado
res d
e Fu
erza
s
…y descubrimos nuevas interacciones: fuerzas fuerte y débil
La interacción gravitatoria es la primera que sentimos pero aún no la entendemos bien (¿gravitón?)
A estas interacciones las comprendimos en la década del 70:
Nuevos bosones de intercambio : gluones , W, Z
La fuerza Débil responsable del
decaimiento del neutrón
Neutrino: nueva partícula
n p e ν decaimiento β
La fuerza Fuerte (nuclear) responsable de
mantener unidos a los quarks (núcleos) protón
gluónParticulas Elementales
Med
iado
res d
e Fu
erza
s
Modelo Standard : partículas de materia + partículas de intercambio
Teoría “elegante” y sencilla : teorías de “gauge”
Un pequeño problema: no acepta partículas con masa..
Modelo Standard : partículas de materia + partículas de intercambio
Teoría “elegante” y sencilla : teorías de “gauge”
Un pequeño problema: no acepta partículas con masa..
Masa Inercial : m = F/aFormas alternativas de
“aumentar inercia” de un cuerpo
RozamientoViscosidad
Fuerza ~ constante
Modelo Standard : partículas de materia + partículas de intercambio
Teoría “elegante” y sencilla : teorías de “gauge”
Un pequeño problema: no acepta partículas con masa..
Masa Inercial : m = F/aFormas alternativas de
“aumentar inercia” de un cuerpo
RozamientoViscosidad
Fuerza ~ constante
Introducir una nueva partícula : bosón de Higgs
Impregna el espacio: Interactúa con las demás partículas “otorgándoles” masa campo o especie de viscosidad
Para descubrirlo, necesitamos aceleradores de mayor energía
Higgs aún no hallado Masa > 114 GeV ?
Para descubrirlo, necesitamos aceleradores de mayor energía
Tiene 27 km de circunferencia2007/2008 - WWW
Higgs aún no hallado Masa > 114 GeV ?
En este momento se está terminando de construir en el CERN,
Ginebra, un colisionador de protones a 14.000.000 MeV
27 Km