Julieta Fierro Instituto de Astronomía, UNAM [email protected].
De que está echa la materia que vemos - astroscu.unam.mx · (3 minutos) Formaci n del Fondo de...
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Resumen de la gran historia
De que está echa la materia que vemos
El Big Bang
La nucleosíntesis primordial
Los primeros átomos
La formación de mas núcleos en las estrellas
La formación de los elementos pesados
Las estrellas de neutrones
¿ Estrellas de quarks ?
Los hoyos negros
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Materia Fuerzas
¿ Que es la Materia ?
La materiaestá hecha de átomos:núcleos y electrones
Los núcleos:protones + neutrones
Los nucleones:quarks
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Materia Fuerzas
¿ Que es la Materia ?
La materiaestá hecha de átomos:núcleos y electrones
Los núcleos:protones + neutrones
Los nucleones:quarks
¿ Que son las Fuerzas ?
Cuatro Fuerzas:
- Gravedad
- Fuerzas electro-magnéticas
- Fuerzas nucleares
- Fuerza debil
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El átomos y su núcleo
5
1-10 Angström (1Å = 10-10 m)
Núcleo: 1-10 Fermi
(1 F = 1fm = 10-15 m)
El núcleo es100,000 vecesmas pequeñoque el átomo
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El átomos y su núcleo
5
1-10 Angström (1Å = 10-10 m)
Núcleo: 1-10 Fermi
(1 F = 1fm = 10-15 m)
El núcleo es100,000 vecesmas pequeñoque el átomo
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El núcleo y los nucleones, y quarks
6
Núcleo:Z protonesN neutronesA=Z+N
Protón (q=+e)
Neutrón (q=0)
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El núcleo y los nucleones, y quarks
6
Núcleo:Z protonesN neutronesA=Z+N
Protón (q=+e)
Neutrón (q=0)
Quarksup
down
Protón
Neutrón
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Quarks y Leptones
7
Quarks
Leptones
Anti-Quarks
Anti-Leptones
Quarks
Leptones
eelectrón
μmuón
τtau
ντneutrino-τ
νμneutrino-µ
νeneutrino-e
uup
ddown
ccharm
sstrange
ttop
bbottom
Anti-Quarks
Anti-Leptones
uup
ddown
ccharm
sstrange
bbottom
ttop
-
eelectrón
_μ
muón
_τtau
_νe
neutrino-e
_νμ
neutrino-µ
_ντ
neutrino-τ
_
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Anti-Quarks
Anti-Leptones
uup
ddown
ccharm
sstrange
bbottom
ttop
-
eelectrón
_μ
muón
_τtau
_νe
neutrino-e
_νμ
neutrino-µ
_ντ
neutrino-τ
_
Quarks
Leptones
eelectrón
μmuón
τtau
ντneutrino-τ
νμneutrino-µ
νeneutrino-e
uup
ddown
ccharm
sstrange
ttop
bbottom
Quarks y Leptones: 3 generaciones
8
Tres
fam
ilias
(o g
ener
acio
nes)
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Anti-Quarks
Anti-Leptones
uup
ddown
ccharm
sstrange
bbottom
ttop
-
eelectrón
_μ
muón
_τtau
_νe
neutrino-e
_νμ
neutrino-µ
_ντ
neutrino-τ
_
Quarks
Leptones
eelectrón
μmuón
τtau
ντneutrino-τ
νμneutrino-µ
νeneutrino-e
uup
ddown
ccharm
sstrange
ttop
bbottom
Quarks y Leptones: 3 generaciones
8
Tres
fam
ilias
(o g
ener
acio
nes)
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Anti-Quarks
Anti-Leptones
uup
ddown
ccharm
sstrange
bbottom
ttop
-
eelectrón
_μ
muón
_τtau
_νe
neutrino-e
_νμ
neutrino-µ
_ντ
neutrino-τ
_
Quarks
Leptones
eelectrón
μmuón
τtau
ντneutrino-τ
νμneutrino-µ
νeneutrino-e
uup
ddown
ccharm
sstrange
ttop
bbottom
Quarks y Leptones: 3 generaciones
8
Tres
fam
ilias
(o g
ener
acio
nes)
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Quarks y Leptones: masas
9
eelectrón
μmuón
τtau
ντneutrino-τ
νμneutrino-µ
νeneutrino-e
uup
ddown
ccharm
sstrange
ttop
bbottom
uup
ddown
ccharm
sstrange
bbottom
ttop
-
eelectrón
_μ
muón
_τtau
_νe
neutrino-e
_νμ
neutrino-µ
_ντ
neutrino-τ
_
Masascrecientes
Masascrecientes
Masascrecientes
Masascrecientes
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Quarks y Leptones: cargas
10
Anti-Quarks
Anti-Leptones
uup
ddown
ccharm
sstrange
bbottom
ttop
-
eelectrón
_μ
muón
_τtau
_νe
neutrino-e
_νμ
neutrino-µ
_ντ
neutrino-τ
_
q = +⅔e
q = -⅓e q = +⅓e
q = -⅔e
q = +e
q = 0q = 0
q = -e
Quarks
Leptones
eelectrón
μmuón
τtau
ντneutrino-τ
νμneutrino-µ
νeneutrino-e
uup
ddown
ccharm
sstrange
ttop
bbottom
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Quarks y Nucleones: cargas
11
q = +⅔e
q = -⅓e
Quarks
uup
ddown
ccharm
sstrange
ttop
bbottom
updown
Protón
Neutrón
Carga:2u+1d⇒ q=1e
Carga:1u+2d⇒ q=0
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Hadrones: Bariones y Mesones
12
Bariones
MesonesHadrones:partículas hechas
de quarks y/oanti-quarks
Bariones:3 quarks
(anti-bariones:3 anti-quarks)
Mesones:quark+anti-quark
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Sólido, Líquido, y Gas
Sólido: forma y volumen (densidad) casi constantes.
Líquido: volumen (densidad) casi constante. Forma libre !
Gas: forma y volumen (densidad) libres.
Los átomos setocan y se liganfuertemente entre ellos.
Los átomos setocan y se liganligeramenteentre ellos.
Los átomos NOse tocan y solocolisionan devez en cuando.
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Plasma: el cuarto estado de la materia
15
Gas:átomos
Plasma:núcleos + electrones + fotones
Alta T
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El Plasma de Quarks y Gluones
16
Gas (plasma) deneutrones y protones
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El Plasma de Quarks y Gluones
16
Plasma de quarks y gluones
Muy alta T
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La Gran Historia
19
Gran Explosión(“Big Bang”)
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La Gran Historia
19
Tiempo
Gran Explosión(“Big Bang”)
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La Gran Historia
19
Cada rebanadaes el Universo enun momento dado
Tiempo
Gran Explosión(“Big Bang”)
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La Gran Historia
19
Cada rebanadaes el Universo enun momento dado
Epo
ca a
ctua
l
Tiempo
Gran Explosión(“Big Bang”)
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La Gran Historia
20
Gran Explosión(“Big Bang”)
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La Gran Historia
21
Gran Explosión(“Big Bang”)
Inflación(10-32 seg.)
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La Gran Historia (?)
22
Gran Explosión(“Big Bang”)
Inflación(10-32 seg.)
Todo lo que ocurrió en estafase inicial es todavía muyespeculativo: mas allá de lafísica que se ha podido probar en laboratorio(hasta le facha de hoy :)
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La Gran Historia
23
Gran Explosión(“Big Bang”)
Confinamientode los quarks(1 microseg.)Inflación
(10-32 seg.)
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La Gran Historia
24
Gran Explosión(“Big Bang”)
Confinamientode los quarks(1 microseg.)
Nucleosíntesisprimordial
(3 minutos)
Inflación(10-32 seg.)
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La Gran Historia
25
Gran Explosión(“Big Bang”)
Confinamientode los quarks(1 microseg.)
Nucleosíntesisprimordial
(3 minutos)
Formación del Fondode Radiación Cósmica
(400 mil años)
Inflación(10-32 seg.)
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La Gran Historia
26
Gran Explosión(“Big Bang”)
Confinamientode los quarks(1 microseg.)
Nucleosíntesisprimordial
(3 minutos)
Formación del Fondode Radiación Cósmica
(400 mil años)Edad Oscura
Inflación(10-32 seg.)
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La Gran Historia
27
Gran Explosión(“Big Bang”)
Confinamientode los quarks(1 microseg.)
Nucleosíntesisprimordial
(3 minutos)
Formación del Fondode Radiación Cósmica
(400 mil años)Edad Oscura
Primeras Estrellas(400 millones años)
Inflación(10-32 seg.)
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La Gran Historia
28
Epo
ca a
ctua
l
Formación deGalaxias, estrellas,
planetas, etc...
Gran Explosión(“Big Bang”)
Confinamientode los quarks(1 microseg.)
Nucleosíntesisprimordial
(3 minutos)
Formación del Fondode Radiación Cósmica
(400 mil años)Edad Oscura
Primeras Estrellas(400 millones años)
Inflación(10-32 seg.)
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La Gran Historia
29
La Energía Oscuraaccelera la expansión
Formación deGalaxias, estrellas,
planetas, etc...
Inflación(10-32 seg.)
Gran Explosión(“Big Bang”)
Formación del Fondode Radiación Cósmica
(400 mil años)
Confinamientode los quarks(1 microseg.)
Nucleosíntesisprimordial
(3 minutos)
Edad OscuraPrimeras Estrellas
(400 millones años)
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La Gran Historia
29
La Energía Oscuraaccelera la expansión
Formación deGalaxias, estrellas,
planetas, etc...
Inflación(10-32 seg.)
Epo
ca a
ctua
l
Gran Explosión(“Big Bang”)
Formación del Fondode Radiación Cósmica
(400 mil años)
Confinamientode los quarks(1 microseg.)
Nucleosíntesisprimordial
(3 minutos)
Edad OscuraPrimeras Estrellas
(400 millones años)
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La Gran Historia
31
Gran Explosión(“Big Bang”)
Confinamientode los quarks(1 microseg.)Inflación
(10-32 seg.)
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El Plasma de Quarks y Gluones
32
Gas (plasma) deneutrones y protones
Plasma de quarks y gluones
Muy alta T
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El Confinamiento de los Quarks
33
Gran Explosión(“Big Bang”)
Confinamientode los quarks(1 microseg.)Inflación
(10-32 seg.)
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El Confinamiento de los Quarks
33
Gran Explosión(“Big Bang”)
Confinamientode los quarks(1 microseg.)Inflación
(10-32 seg.)
Antes
Plasma dequarks y gluones
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El Confinamiento de los Quarks
33
Gran Explosión(“Big Bang”)
Confinamientode los quarks(1 microseg.)Inflación
(10-32 seg.)
Antes
Plasma dequarks y gluones
Después
Plasma deprotones, neutrones
y otros bariones
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Hadrones: Bariones y Mesones
34
Bariones
MesonesHadrones:partículas hechas
de quarks y/oanti-quarks
Bariones:3 quarks
(anti-bariones:3 anti-quarks)
Mesones:quark+anti-quark
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Vidas medias de los hadrones
35
Bariones
Mesones
8.4 10-17 s 2.6 10-8 s
5.5 10-19 s
9.7 10-19 s
1.1 10-18 s
1.2 10-8 s 5.2 10-8 s
5.5 10-12 s
ESTABLE 15 min.
9.7 10-19 s
5.5 10-12 s
2.6 10-10 s 1.5 10-10 s 7.4 10-20 s 0.8 10-10 s
1.6 10-10 s 2.9 10-10 s
0.8 10-10 s
Vidas medias
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Vidas medias de los hadrones
35
Bariones
Mesones
8.4 10-17 s 2.6 10-8 s
5.5 10-19 s
9.7 10-19 s
1.1 10-18 s
1.2 10-8 s 5.2 10-8 s
5.5 10-12 s
ESTABLE 15 min.
9.7 10-19 s
5.5 10-12 s
2.6 10-10 s 1.5 10-10 s 7.4 10-20 s 0.8 10-10 s
1.6 10-10 s 2.9 10-10 s
0.8 10-10 s
Vidas mediasCONCLUSION:en muy poco tiempotodos van a decaery solo sobreviven
protones y neutrons(y estos soló 15 min.)
38
21.Text22.x23.x24.x25.x26.x27.x28.x29.x30.x31.x32.x33.x34.x35.x36.x37.x38.x39.x40.x
1. TITLE2. Programa3.x4.x5.x6.x7.x8.x9.x10.x11.x12.x13.x14.x15.x16.x17.x18.x19.x20.x
TEMAS a TRATAR:I. Materia y FuerzasII. Formas y Estados de la MateriaIII. Big Bang: confinamiento de los quarksIV. Nucleos, nucleosíntesis primordialV. Big bang: nucleosíntesis primordialVI. Nucleosíntesis estelarVII. SupernovasVIII. Formación de elementos pesadosIX. Estrellas de neutronesX. Hoyos negros
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Plasma: el cuarto estado de la materia
39
Gas: átomos
Plasma:núcleos + electrones + fotones
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TIPS
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