Electrodinámica Cuántica en un trazo de lápiz Alfredo Raya Montaño, IFM-UMSNH [email protected].
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Electrodinámica Cuántica en un trazo de lápiz
Alfredo Raya Montaño, [email protected]
Contenido
• Motivación
• Partículas Fundamentales
• Masa de los Protones y Neutrones
• Un modelo de juguete: QED3
• “Materia Condensada Relativista”
• Comentarios Finales
Motivación• ¿Es la masa una
propiedad fundamental de la materia?
• Clásicamente, sí.• F=ma• Ley de Lavoissier
Motivación• Pero “La masa de un
cuerpo es una medida de su contenido energético”
• E=mc2
• m=E/c2
La Masa del Universo
Partículas Fundamentales
Partículas Fundamentales
Masa de Protones y Neutrones• El vacío de QCD, por
las interacciones fuertes, es muy cambiante
Masa de Protones y Neutrones• Además, debido a
efectos no perturbativos, los quarks no se encuentran libres, sino confinados dentro de los hadrones
Masa de Protones y Neutrones• Así que en el vacío se
forma un condensado de quarks que provee un medio “pegajoso” en el cual los quarks adquieren masa
Masa de Protones y Neutrones
Esto lo comprueban simulaciones de lattice
“Pero simplemente tener una computadora que arroja resultados después de extensos y oscuros cálculos no satisface nuestra hambre de entendimiento”
Masa de Protones y Neutrones• Las Ecuaciones de
Schwinger-Dyson nos proveen de una plataforma natural para estudiar la generación dinámica de masas en el continuo
Masa de Protones y Neutrones• Debemos buscar un
modelo simplificado que exhiba características similares a QCD
Un modelo de juguete: QED3• QED3 es una teoría que adolece de divergencias • Provee de un campo de batalla para estudios de GDM en
el continuo y en lattice• La estructura de las ESD es más simple
Un modelo de juguete: QED3• Exhibe confinamiento y GDM
Un Modelo de juguete: QED3• En la física de la materia condensada, se usa
como una teoría efectiva para describir:• Efecto Hall Cuántico• Superconductividad de Alta Tc• Aislantes de Mott• Antiferromagnetos de Heisenberg• Etcétera
“Materia Condensada Relativista”• En 2005 se descubrió un
cristal bidimensional llamada GRAFENO
• En este cristal, los portadores de carga son electrones de Dirac
• Surge el paradigma de la Materia Condensada Relativista
Grafeno• Es la base de toda estructura grafítica
Estructura de Bandas• Los portadores de carga son electrones
“relativistas”
QED en un trazo de lápiz
EHC no convencional• Grafeno exhibe varias formas no convencionales
del EHC
Predicciones
• Grafeno predice los siguientes fenómenos:
• Efecto Hall Cuántico Fraccionario
• Ferromagnetismo Cuántico de Hall
• Efecto Espin-Hall
• Brechas excitónicas
• Etc
Pruebas de QED• Efectos propios de QED amplificados 300x
• Paradoja de Klein
• Zitterbewegung
• QED en Espacios Curvos
ds2=-dt2+e-2(x,y)(dx2+dy2)
Grafenium Inside• Electrónica basada en Grafeno
(IBM e Intel )• Plásticos conductores
(compuestos de grafeno)• Polvo de grafeno en baterías
eléctricas• Polvo de grafeno en “plasma
displays”• Computación Cuántica basada
en grafeno• Almacenamiento de
Hidrógeno
Grafeno y GDM• El papel de las masas de
los portadores de carga en grafeno se puede medir experimentalmente
• Las masas se pueden generar dinámicamente
• También el campo magnético cataliza la generación dinámica de masas
Comentarios Finales
• El origen de la masa es uno de los grandes misterios de la naturaleza
• Las interacciones fuertes de QCD son responsables de las masas de los protones y neutrones, 98% de la materia ordinaria
Comentarios Finales• No siempre “Simplificar” implica
“Sacrificar”
Comentarios Finales
• Grafeno es un sistema físico donde confluyen dos grandes ramas de la física: Materia Condensada y Altas Energías
GRACIAS