Partículas elementales, antimateria y el bosón de Higgs

PARTÍCULAS ELEMENTALES,ANTIMATERIA,
BOSÓN DE HIGGSY COSAS PEORES
Jorge Martínez Ortega
Cinvestav/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 ESTAN
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.
piones.
kaones.
• En la década de 1960 se
conocían cientos de “partículas
elementales”.

QUETENEMOS 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 1.96TeV,
• 2 millones de cruces por segundo.
• Descubrimiento del quarkTop 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.

¿CÓMO SEVE EL BOSÓN DE
HIGGS?

EXPERIMENTOS DE
NEUTRINOS

LAS COSAS PEORES: MATERIA
OSCURAY 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 1990Tim 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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