Este documento resume los principales conceptos y desarrollos de la física teórica de altas energías. Comienza con la búsqueda de verdades universales sobre la naturaleza y luego describe brevemente la mecánica newtoniana, la relatividad, la mecánica cuántica y el modelo estándar. Finalmente, introduce la teoría de cuerdas como un marco prometedor para una teoría cuántica de la gravedad que podría unificar todas las interacciones fundamentales.

1. 1
Javier de Lucas
Doctor en Ciencias
Catedrático
FISICA

2. 2
FISICOSTEORICOS
DE
ALTAS
ENERGIAS
19852

3. 3
* búsqueda de verdades universales sobre la naturaleza
* deducirlas de principios más profundos
* Objetivo:
ENCONTRAR EL PUNTO
INICIAL DE LAS EXPLICACIONES
AGUA
AIRE
ATOMOS

4. 4
VERIFICACION EXPERIMENTAL
DESCRIPCION CUANTITATIVA
FISICA DE ALTAS ENERGIAS

5. 5
¿Qué es una cuerda fundamental?
¿Qué problemas de teorías
anteriores resuelve y de qué
forma?
¿Qué preguntas intenta responder
la teoría de cuerdas?
¿Por qué la búsqueda de la
teoría final se da en el
contexto de la física de
altas energías?

6. 6
cerradas abiertas
LAS CUERDAS SON MUY PEQUEÑAS
Longitud de Planck ~ 10-33
cm
¡¡¡PERO NO SON PUNTUALES!!!

7. 7
Entre las infinitas partículas
(modos de vibración)
están todas las partículas conocidas
base para una teoría
=>
unificada

8. 8

9. 9
Historias de partículas puntuales que
se propagan en el espacio-tiempo.
Se separan y se unen en los PUNTOS
de interacción
INFINITOS

10. 10
LAS TEORIAS CUANTICAS DE
CAMPOS DE PARTICULAS TIENEN
DIVERGENCIAS (INFINITOS)
RENORMALIZABLES
NO RENORMALIZABLES
ELECTRODINAMICA
CUANTICA
GRAVEDAD CUANTICA

11. 11
NO HAY UN PUNTO DEFINIDO DONDE SE
PRODUCE LA INTERACCION:
DIVISION DE UNA CUERDA EN DOS
(O VICEVERSA)

12. 12
ENERGIA
TEORIASCUANTICAS
DECAMPOS

13. 13

14. 14
HASTA 1995 → SOLAMENTE CINCO (5)
TEORIAS DE CUERDAS
CONSISTENTES
HOY
TEORIA
M
I
IIB
IIA
HETEROTICA
SO(32)
HETEROTICA
E8 × E8
SIMETRIAS DE DUALIDAD

15. 15
LA CONSISTENCIA DE LA TEORIA M
REQUIERE 10 DIMENSIONES ESPACIALES
(ADEMAS DEL TIEMPO)
9 DIMENSIONES → 3 DIMENSIONES
⇒ MILES DE POSIBILIDADES

16. 16
PREDICCIONES EXPERIMENTALES
DEPENDEN DE CÓMO SE
REALICE LA COMPACTIFICACION
MILES DE POSIBILIDADES!

17. 17
I) La mecánica de Newton (siglo XVII)
Unifica leyes de movimiento de cuerpos
terrestres y celestes
LEY DE GRAVITACION

18. 18
LARGO ALCANCE
Domina el universo a grandes escalas
FG ∝ Mm
d2
UNIVERSAL: actúa entre todas las partículas
FUENTE: masa
INTENSIDAD: proporcional a las masas
inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia

19. 19
En 1905 Albert Einstein
modificó las nociones de
espacio y tiempo de Newton
espacio-tiempo
En 1915, la teoría de la
RELATIVIDAD GENERAL
reemplazó la idea newtoniana
de la gravedad como atracción
entre todos los cuerpos masivos.
GRAVITACION: efecto de la curvatura
espacio-tiempo producida por
la materia y la energía

20. 20
CAMPO:
TODA PARTICULA ES FUENTE
DE UN CAMPO TAL QUE CUALQUIER
OTRA PARTICULA DENTRO DE SU
RANGO DE ACCION EXPERIMENTA
UNA FUERZA PROPORCIONAL A
LA INTENSIDAD DEL CAMPO EN
ESE PUNTO

21. 21
FG ∝ Mm
d2
RELATIVIDAD GENERAL
⇒ MECANICA DE NEWTON

22. 22
FUENTE −+ CARGAS
INTENSIDAD Fe ~ 10 40
Fg

23. 235 DIMENSIONES

24. 24

25. 25
1911: modelo atómico de
RUTHERFORD
1913: espectro del hidrógeno
Bohr

26. 26
funciones de onda
probabilidades

27. 27
ENERGIA DE CAMPOS MAGNETICO
Y ELECTRICO DE RAYO DE LUZ
PAQUETES
DIRAC (1928)
ANTIMATERIA
POSITRON (1932)

28. 28
MECANICA CUANTICA
+
CAMPOS ELECTRICOS
Y MAGNETICOS
= QED
(ELECTRODINAMICA CUANTICA)
⇒ ENERGIA DEL ELECTRON = ∞
(¡INFINITO!)

29. 29
MENSAJERO
DE LA
INTERACCION
fotón
TEORIA
CUANTICA DE
CAMPOS

30. 30

31. 31
CAMPO MAGNETICO DEL ELECTRON
PREDICCION QED = 1,00115965214
MEDICION EXPERIMENTAL
= 1,001159652188

32. 32
INTERACCION
FUERTE
CORTO ALCANCE
10-13
cm
FUENTE: COLOR

33. 33
INTERACCION DEBIL
FUENTE: SABOR

34. 34
PREDICHAS 1968 MEDIDAS 1983

35. 35
CROMODINAMICA
CUANTICA
CONFINAMIENTO

36. 36

37. 37
QUARKS: u d
cargas 2/3 -1/3
PROTONES: u u d (2/3 + 2/3 - 1/3) = 1
NEUTRONES: u d d (2/3 - 1/3 - 1/3) = 0
masa (protón) ~ masa (neutrón) >> masa (electrón)

38. 38

39. 39
* MODELO ESTANDAR NO INCLUYE
GRAVEDAD
* INTERACCIONES FUERTES NO
APARECEN UNIFICADAMENTE
* ES MUY ARBITRARIO
* LA RELATIVIDAD GENERAL Y
LA MECANICA CUANTICA SON
INCOMPATIBLES

40. 40
¿POR QUE LA UNIFICACION SE DA
A GRANDES ENERGIAS?
ENERGIAaceleradores
big bang
teorías gran unificadas

41. 41
CONCLUSIONES
* LA TEORIA DE CUERDAS PROVEE UN
MARCO NUEVO PROMETEDOR
PARA UNA TEORIA CUANTICA DE
LA GRAVEDAD Y POSIBLEMENTE
LAS DEMAS INTERACCIONES
FUNDAMENTALES
* RESUELVEN EL PROBLEMA DE LOS
INFINITOS Y ANOMALIAS DE
TEORIAS PREVIAS
* NO HAY SUPOSICIONES AD-HOC

42. 42
“... CREO QUE TODO ESTO ES UN DISPARATE”
Richard Feynman