El mundo y sus partículas

Dr. Genaro Toledo

IFUNAM

G. Toledo

Programa

Introducción

1.- Las partículas y las interacciones

2.- Ecuación de Dirac e invariancia

de norma

3.- El modelo estandar

4.- Experimentos

5.- Retos, mitos y realidades

G. Toledo

Introducción

G. Toledo

Las partículas

y

las interacciones

G. Toledo

Cuántas

partículas

conoces ? . . .

G. Toledo

Las partículas

FERMIONES

Espín fraccionario

BOSONES

Espín entero

G. Toledo

Fermiones

LEPTONES QUARKS

G. Toledo

Bosones

Mediadores de las interacciones entre

fermiones.

Gravitón

W, Z

Fotón

Gluón

G. Toledo

G. Toledo

G. Toledo

Grupos de 2 quarks se llaman mesones

G. Toledo

Grupos de 3 quarks se llaman bariones

Protón (uud)

Neutrón (udd)

L (uds)

W (sss)

S (dds)

Las cargas totales

deben ser enteras

G. Toledo

Las interacciones

Interacción Gravitacional

Interacción Electromagnética

Interacción Fuerte

Interacción Débil

G. Toledo

Interacción Gravitacional

Ley de Newton

Mediador: gravitón

Alcance: infinito

Fuente: masa

Orbitas planetarias

G. Toledo

Interacción Electromagnética

QED

Mediador: fotón

Alcance: infinito

Fuente: carga

eléctrica

Dispersión de

Rutherford

G. Toledo

Interacción Fuerte

QCD

Mediador: gluón

Alcance: fermi

Fuente: carga de

color

Dispersión protón-

neutrón

G. Toledo

Interacción Débil

Teoría de Fermi

Mediador: W, Z

Alcance: 0.0001 fermi

Fuente: carga débil

Decaimiento beta

G. Toledo

Cuántas

partículas

conoces ? . . .

G. Toledo

G. Toledo

Ecuación de Dirac

e

invariancia de norma

G. Toledo

De dónde surgen

los mediadores

de la interacción ?

G. Toledo

Ecuación de Dirac

(g.p – m ) Y = 0

Relativista

Espín

Invariancia de Lorentz

Lineal en las derivadas

G. Toledo

Observaciones a las soluciones

Soluciones de

energía positiva y

negativa

Estados izquierdos y

derechos

Caso de masa cero,

separables

Paridad

G. Toledo

Lagrangeano

L= E. Cinética – E. Potencial

Ecuaciones de Euler-Lagrange

Ecuaciones de movimiento similares, por ejemplo, a las leyes de Newton

Teorema de Noether (cantidades conservadas)

G. Toledo

Invariancia de norma

Observables y la función de onda al

cuadrado.

Función de onda determinada hasta una

fase.

Invariancia: GLOBAL LOCAL

G. Toledo

Lagrangeano de una partícula

fermiónica libre

Término cinético

Término de masa del fermión

Término de interacción

Término de masa del campo de norma?

EXIGIENDO INVARIANCIA DE

NORMA

G. Toledo

La naturaleza invariante de norma

Electromagnetismo: Fotones (1)

Débil: W, Z (3)

Fuerte: Gluones (8)

G. Toledo

De dónde surgen

los mediadores

de la interacción ?

G. Toledo

P A U S A

G. Toledo

Y la investigación ?

Información: Particle Data Group

http://pdg.lbl.gov/cpep.html

Base de datos sobre nuevos trabajos

http://arxiv.org

Publicación de trabajos.

Tesis y docencia

G. Toledo

El modelo estandar

G. Toledo

Cómo calculamos

la probabilidad

de que ocurra un proceso ?

G. Toledo

Unificación electrodébil

Unificación electricidad-magnetismo:

Maxwell

Electromagnetismo-débil: Weinberg,

Glashow y Salam

Simetría rota a bajas energías

G. Toledo

La naturaleza invariante de norma

Electromagnetismo: Fotones (1)

Simetría: U(1)

Débil: W, Z (3)

Simetría: SU(2)

Fuerte: Gluones (8)

Simetría: SU(3)

Generadores D2 - 1

G. Toledo

Teoría electrodébil: U(1)xSU(2)

Mecanismo de Higgs

Rompimiento espontaneo

de la simetría

Genera las masas de

los bosones de norma.

G. Toledo

Lagrangeano = Corriente débil cargada (W)

+ Corriente neutra (Z)

+ Corriente EM neutra (fotón)

REGLAS DE FEYNMAN

G. Toledo

Simetrías discretas

Paridad: Inversión espacial

Conjugación de carga

Inversión Temporal

Teorema CPT

Violación de CP

G. Toledo

Cómo calculamos

la probabilidad

de que ocurra un proceso ?

G. Toledo

Experimentos

G. Toledo

Cómo medimos

lo que pasa con

una partícula ?

G. Toledo

Aceleradores

G. Toledo

Registro de eventos

G. Toledo

Detección de partículas del espacio

G. Toledo

Observaciones astronómicas

Supernovas

Estrellas de

neutrones

G. Toledo

Plasma de quarks y gluones

G. Toledo

Cómo medimos

lo que pasa

con una partícula?

G. Toledo

Retos, mitos

y realidades

G. Toledo

Ya les medimos

y

explicamos todo ?

G. Toledo

Gran unificación

Valores de las masas de las partículas

Simetría entre fermiones y bosones

Mundo de 4 dimensiones

Propiedades de partículas

Como se distribuyen los quarks en el hadron

Deconfinamiento de quarks

G. Toledo

Unificación de las interacciones ?

G. Toledo

Nuevos estados de la materia?

G. Toledo

Y si viven

Mesones con

espín=1

Conocemos la carga

vía su conservación

El momento dipolar

magnético de

ninguno de ellos se

ha podido medir.

0.00000000000000000000001 segundos ?