Plática de divulgación científica, impartida ante los miembros de la Sociedad Astronómica de Guadalajara, en el Museo de la Ciudad, el día 19 de julio de 2013.

1. ¿PORQUÉ HAY MUCHA MÁS MATERIA
QUE ANTIMATERIA EN EL UNIVERSO?
Jorge Martínez Ortega
Cinvestav/D0
Ooyala
miércoles, 7 de agosto de 13

2. PLAN DE LA PLÁTICA
• Introducción
• La Gran Explosión y Bariogénesis
• Símetrías, C, P,T, CP y CPT
• Violación de la simetría CP
• Experimentos de que pueden detectar la violación de simetría CP
• Resumen y conclusiones
miércoles, 7 de agosto de 13

3. INTRODUCCIÓN
• ¿Qué es la Gran Explosión (Big Bang)?
• ¿Qué es la antimateria?
• ¿Porqué debería haber la misma cantidad de materia que de
antimateria?
miércoles, 7 de agosto de 13

4. LA GRAN EXPLOSIÓN
miércoles, 7 de agosto de 13

5. INTRODUCCIÓN
• ¿Qué es la Gran Explosión (Big Bang)?
• ¿Qué es la antimateria?
• ¿Porqué debería haber la misma cantidad de materia que de
antimateria?
miércoles, 7 de agosto de 13

6. 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
miércoles, 7 de agosto de 13

7. INTRODUCCIÓN
• ¿Qué es la Gran Explosión (Big Bang)?
• ¿Qué es la antimateria?
• ¿Porqué debería haber la misma cantidad de materia que de
antimateria?
miércoles, 7 de agosto de 13

8. 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.
miércoles, 7 de agosto de 13

9. 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.
miércoles, 7 de agosto de 13

10. TRANSFORMACIÓN DE
PARIDAD, P
P x = -x
Si la transformación de Paridad es una simetría en la naturaleza,
las leyes de la física serían las mismas antes y después de aplicar
la transformación.
miércoles, 7 de agosto de 13

11. EJEMPLO DE UN PROCESO
QUEVIOLA LA SIMETRÍA P
𝜃 - 𝜏 puzzle: El pión π+, tiene paridad P = -1
• 𝜃: K+⟶ π+ + π0
• 𝜏: K+⟶ π+ + π+ + π-
miércoles, 7 de agosto de 13

12. CONJUGACIÓN DE CARGA, C
C 𝜓 = 𝜓c
C2 𝜓 = 𝜓
¿Las leyes de la física son las mismas si cambiamos las cargas
de todas las partículas involucradas en cierto fenómeno?
miércoles, 7 de agosto de 13

13. EJEMPLO DE UN PROCESO
QUEVIOLA LA SIMETRÍA C
✗
✓
miércoles, 7 de agosto de 13

14. VIOLACIÓN DE SIMETRÍA CP
• Descubierta por primera vez en decaimientos de de kaones
en 1964.
miércoles, 7 de agosto de 13

15. CONDICIONES DE
SAKHAROV
• Violación del número barónico
• Violación de C y de CP
• Interacción fuera del equilibrio térmico
miércoles, 7 de agosto de 13

16. LA BÚSQUEDA DEVIOLACIÓN
DE CP SE LLEVA A CABO EN
DIVERSOS EXPERIMENTOS
miércoles, 7 de agosto de 13

17. EL DETECTOR DØ
miércoles, 7 de agosto de 13

18. miércoles, 7 de agosto de 13

19. 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.
miércoles, 7 de agosto de 13

20. miércoles, 7 de agosto de 13

21. CMS
miércoles, 7 de agosto de 13

22. EXPERIMENTOS DE
NEUTRINOS
miércoles, 7 de agosto de 13

23. OTROS PROBLEMAS DE COSMOLOGÍA
Y FÍSICA DE PARTÍCULAS
miércoles, 7 de agosto de 13

24. PREGUNTAS ABIERTAS
• ¿Porqué es la fuerza nuclear fuerte es simétrica ante la
transformación de CP?
• Los fenómenos ya descubiertos con violación de simetría CP
no son suficientes para explicar la abrumadora diferencia en
abundancia de materia y anti-materia. ¿De donde proviene
esta diferencia? ¿Hay física más allá del Modelo Estándard que
contenga más fenómenso que violen la simetría CP?
miércoles, 7 de agosto de 13

25. CONCLUSIONES
• La búsqueda deViolación de Simetría CP es un campo activo
en la física de partículas.
• Los fenómenos en los que se han encontrado no son
suficientes para explicar la gran diferencia en abundancia de
materia y antimateria.
• Existen muchos experimentos que están realizando
búsquedas.
miércoles, 7 de agosto de 13

26. GRACIAS
miércoles, 7 de agosto de 13

27. 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?
miércoles, 7 de agosto de 13

28. 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”.
miércoles, 7 de agosto de 13

29. ANTIPROTÓN, CONFIRMACIÓN
DE LA ANTIMATERIA
En 1955 se
confirmó la
existencia del
anti-protón.
miércoles, 7 de agosto de 13

30. ¿CÓMO SEVE EL BOSÓN DE
HIGGS?
miércoles, 7 de agosto de 13

31. 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?
miércoles, 7 de agosto de 13

32. 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.
miércoles, 7 de agosto de 13

33. 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.
miércoles, 7 de agosto de 13

34. QUETENEMOS HASTA
AHORA?
Partículas
• Electrones y muones, y sus neutrinos, y
sus anti partículas (leptones).
• Protón, neutrón, y otras partículas
pesadas, y sus antipartículas (bariones).
• Piones, kaones, y otras partículas que
interactúan con protones y neutrones, de
masa entre el pión y el neutrón
(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.
miércoles, 7 de agosto de 13