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Mas alla del higgs
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Mas alla del higgs

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  • 1. Ciencia con chocolate Chocolatería Valor, Madrid, 8 abril 2014 J. Julve En los límites de la experimentación Más allá del “bosón de Higgs”
  • 2. El “bosón de Higgs” Peter Higgs Leon Lederman Partícula de Dios ?
  • 3. 3 Una excursión por el macro y el microcosmos … un paseo por las Potencias de 10 : 1025 metros º radio del universo visible ……………… 1015 metros = 1 y 15 ceros º 1 año luz ……………….. 106 metros = 1.000.000 metros (1 megametro) …………………… 103 metros = 1.000 metros (1 kilómetro) 102 metros = 100 metros (1 hectómetro) 101 metros = 10 metros (1 decametro) 100 metros = 1 METRO 10-1 metros = 0,1 metros (1 decímetro) 10-2 metros = 0,01 metros (1 centímetro) 10-3 metros = 0,001 metros (1 milímetro) …………………. 10-6 metros = 0,000001 metros (1 micrometro) …………………. 10-9 metros = 0,000000001 metros (1 nanometro) …………………. 10-12 metros = 0, once ceros 1 metros (1 picometro) …………………. 10-15 metros º tamaño del protón = 1 fermi …………………. 10-35 metros = Longitud de Planck Mesocosmos Macrocosmos Microcosmos
  • 4. 4 Ver el Microcosmos Los micrbios aún se pueden VER con los ojos con ayuda del microscopio ordinario Los virus, con el microscopio electrónico, pero la imagen en una pantalla Los átomos: - “Palparlos” con el Microscopio de efecto túnel (imagen elaborada con ordenador) - Dispararles “proyectiles” (fotones, electrones) con Aceleradores de partículas y estudiar cómo rebotan Partículas subatómicas: con Aceleradores de partículas, hacerlas chocar entre ellas observar los productos del choque Para ver lo más pequeño, aparatos cada vez más grandes
  • 5. 5 Los átomos en bajorelieve (Ni) Microscopio de efecto túnel
  • 6. 6 Los átomos son muy, muy pequeños El Número de Avogadro: N = 6,023 x 1023 moléculas / mol (1 mol de H2O son 18 g de agua)
  • 7. 7 Materia, fuerzas y partículas mediadoras: Modelo Standard de las partículas elementales Fermiones: espín semi-entero Principio de exclusión de Pauli Bosones: espín entero Condensación de Bose-Einstein ….. y el Bosón de Higgs H (mH > 100 GeV) Mundo subatómico
  • 8. 8 Trazas visibles de partículas subatómicasc l t 02  t c v t      2 2 1 t t c v t      2 2 1 t Cámara de burbujas de H2 líquido Leptones Hadrones Hadrones
  • 9. 9 Aceleradores de proyectiles Aceleradores de partículas subatómicas Centre Européen pour la Recherche Nucléaire ( CERN ) en Ginevra Otros aceleradores: SLAC (California, USA) FERMILAB (Chicago, USA) DESY (Hamburg, Alemania.) DUBNA (Sherpukov, Rusia) Large Hadron Collider (LHC) 2008 Large Electron-Positron (LEP) 1995
  • 10. 10 Aceleradores y detectores de partículas Túnel, tubo de vacío e imanes de curvatura del LEP Detector DELPHI ALEPH Large Electron – Positron collider (Ginebra, 1995-2005)
  • 11. 11 Producción de bosones W y Z0 Vida mucho más corta: Se ven solo los productos de su desintegración Carlo Rubbia Simon van der Meer CERN 1983
  • 12. 12 Aceleradores y detectores de partículas Large Hadron Collider Detector CMS
  • 13. 13 H → g g Cómo se ve el Higgs
  • 14. 14 Modelo Standard de las partículas elementales Enrico Fermi Satyendra Nath Bose Peter Higgs Fermiones: Spin s = ½, 3/2, … Bosones: Spin s = 0,1,2, ...
  • 15. 15 Características físicas de las partículas elementales H 125 GeV/c2 0 0 Higgs boson
  • 16. 16 Partícula de Dios ? Tiene un papel central en el Modelo Standard “Da la masa” a las demás partículas (salvo a las de masa nula) Rotura espontánea de la simetría local SU(2)xU(1) Mecanismo de Higgs Escapa a la clasificación “materia” – “fuerzas” Probablemente tiene que ver con misterios cosmológicos relacionados con la expansión acelerada del universo
  • 17. 17 …. Y al fin, lo hemos encontrado ! ¿La plenitud de los tiempos, o al menos la de la Ciencia? ( en la “Hipótesis reduccionista”)
  • 18. 18 Siempre nuevas preguntas Encontrado el Higgs, Asignados los premios Nobel Trabajo terminado, todos a casa? Hay algo más allá del Modelo Estándar? El Modelo Estándar es un paso hacia la “Teoría Final” El Modelo es completo? Es posible pensar alcanzar una TOE?
  • 19. 19 La tentación N Laplace Lord Kelvin Et Dieu ? Sire, je n'ai pas eu besoin de cette hypothèse A falta de detalles menores, la Fisica esta practicamente acabada y solo queda la tarea de medir con precision creciente las constantes universales.
  • 20. 20 Una “Teoría Final” o “Teoría de Todo” (TOE) …. debería : - Depender de una sola constante universal - Empírica - Deducible de propiedades matemáticas - Ser capaz de predecir el resultado de todo experimento u observación - Posible o imaginable - Ahora y en el futuro - Estar formulada sobre un formalismo matemático - Consistente - Posiblemente cerrado O sea, ser COMPLETA, pero COMPLETA DE VERDAD: - O sea explicarse también a sí misma
  • 21. 21 El nuevo paradigma Hawking Weinberg Witten La TOE al alcance de la mano Reduccionismo a ultranza Líder de las Teorías de Cuerdas Modelo Estándar Teorías de Gran Unificación (GUTs) Gran Unificación Supersimétrica (SUSY GUTs) Supergravedad (SUGRA) Teorias de Cuerdas (String Theory) Experimentalmente verificado Todo y más Incluye la gravedad Dimensiones extra Partículas supersimétricas Nuevas partículas. Desintegración del Protón TOE? Landscape
  • 22. 22 Epiciclos
  • 23. 23 Incompletitud de la lógica Kurt Gödel 1931 “ En los sistemas formales que tengan al menos la complejidad de la aritmética, existen siempre proposiciones dotadas de sentido cuya veracidad o falsedad no se puede decidir con los axiomas y reglas del sistema”
  • 24. 24 Proposiciones gödelianas Paradoja del mentiroso: “Esta frase es falsa” “Esta proposición no es demostrable” Sancho en la Ínsula: “A mí me ahorcarán” Auto-referentes El escéptico: “ Estoy completamente seguro de que en esta vida no hay certidumbres”
  • 25. 25 Misterios en la aritmética Aleatoriedad de la distribución de los números primos Conjetura de Goldbach fuerte: (1742) Todo entero par mayor que 2 se puede escribir como suma de dos primos 24 = 19 + 5 30 = 17 + 13 Conjetura de Goldbach débil: Todo entero impar mayor que 5 se puede escribir como suma de tres primos 11 = 5 + 3 + 3 (demostrada en 1923)
  • 26. 26 Geometrías Postulados de Euclides Kant Lobachevsky Bolyai Gausss Riemann Schweickard Cuadratura del círculo Duplicación del cubo Trisección del ángulo
  • 27. 27 Dialoghi sopra i due massimi sistemi del mondo Copernicanos Tolemaicos TOEdders (TOE = Theory of Everything) TOTedders (TOT = Theory of Transcendence) Siglo XVII Siglo XXI
  • 28. 28 Un TOEdder … cauteloso Putting [general relativity and quantum mechanics] together, one can imagine that the universe started in the total empty geometry – absolute nothingness – and then made a quantum tunneling transition to a nonempty state. Calculations show that a universe created this way would typically be subatomic in size, but that is no problem …. Vilenkin was able to invoke inflation to enlarge the universe to its current size. Alan Guth, The Inflationary Universe (1997), Page 275 The state of “nothing” cannot be identified with absolute nothingness. The tunneling is described by the laws of quantum mechanics, and thus “nothing” should be subject to these laws. The laws of physics must have existed, even though there was no universe. Alexander Vilenkin, Many Worlds in One (2006), Page 181 Alexander Vilenkin
  • 29. Neopositivismo lógico 29 “El sentido del mundo tiene que residir fuera de él” (Tr. 6.41) “De lo que no se puede hablar hay que callar” (Tr. 7.)  --- (1918) Ludwig Wittgenstein
  • 30. Paradoja de Russell Bertrand Russell Definición: Conjunto “normal”: Un conjunto de elementos que no se contiene a sí mismo como elemento. Conjunto “singular”: El que no es normal. Consecuencia: Un conjunto no puede ser Normal y Singular al mismo tiempo. La paradoja de Russell: Sea C el conjunto de todos los conjuntos normales. Entonces si C es normal, tiene que ser singular, y si es singular tiene que ser normal. Conclusión: La definición de C es contradictoria. Luego C no existe
  • 31. 31 La Teoría de todas las teorías Una Teoría (el Modelo Estándar) T = { h | l Ø O } H QFT ATLAS CMS teoría hipótesis lógica observciones La Teoría de todas las teorías T = { h | l Ø O,T }
  • 32. 32 Opción A Seguir pensando y discutiendo
  • 33. Opción B Callar de lo que no se puede hablar ….. …y celebrarlo ! FIN MUCHAS GRACIAS

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