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Fisica de altas energias
 

Fisica de altas energias

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    Fisica de altas energias Fisica de altas energias Presentation Transcript

    • FÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS F. Quevedo, Cambridge Guatemala, USAC Converciencia2005
    • PLAN
      • Física en 4D
      • El Paisaje de Cuerdas
      • Supersimetría y Dimensiones Extra
      • Inflación y Cuerdas
    • Física en 4D
    • Siglo XX
      • Modelo Estándar de Partículas
      • Modelo Estándar de Cosmología
      3+1 Dimensiones 3+1 Interacciones 3+1 Familias Modelo Big-Bang (FRW) + Modelo Estándar de PE + Termodinámica
    • El Modelo Estándar
    •  
    •  
    • FONDO DE MICROONDAS
    • Grandes Enigmas
      • Gravedad Microscópica
      • Jerarquías : M EW /M Planck =10 -15 (Supersimetría?)
      • Constante Cosmólogica M Λ /M EW =10 -15 (??)
      • Por Qué? ( 3+1 dimensiones, fuerzas, familias; masas, acoplos (20 parámetros libres ) )
      • Cosmología : Big-Bang (singularidad)
      • Planitud, Horizonte,… Inflación?
      • Energía Obscura (constante cosmologica?)
      • Materia Obscura
      • Bariogénesis …
    •  
    • Inflaci ón Cosmológica Expansi ón Exponencial ?
    • EVIDENCIA EXPERIMENTAL Ω = Ω Λ + Ω M + Ω K = 1 Ω = ρ / ρ c densidad de energ ί a relativa K = -1,0,1 universo abierto, plano, cerrado Ω Λ ~ 0.7, Ω M ~ 0.3, Ω k ~ 0
    • Contenido de Energ í a del Universo
    • El Paisaje de la Teoría de Cuerdas
    • Teor ía de Cuerdas
      • Part ículas son cuerdas
      • Gravitaci ón incluida
      • Unifica todas las part ículas y fuerzas (sueño de Einstein)
      • El Universo es en 10 (11) dimensiones !!!
      • Nuestro universo 10d = 4d+6d
      • (6d muy peque ñas ?)
    •  
    • Es nuestro Universo una ‘Brana’ ?
    • El Mundo Brana … , ADD, Horava-Witten,… t=1995-1998 Dimensiones extra grandes (0.1mm)!
    • La Teoría es Única!! Pero hay muchas soluciones o vacíos Cada solución un universo diferente!!! IIA IIB I Het 2 Het1 11D M
    • Teorías Efectivas
    • El Problema
      • Teoría única pero muchas soluciones (?).
      • Algunas soluciones se parecen al modelo estándar (supersimétrico (SUSY)).
      • Degeneración: Discreta + Continua (SUSY) .
      • Problemas principales:
      Romper SUSY + Degeneración de vacíos.
    • Historia
      • t<1986 Compactificaciones: Muchos parámetros libres o moduli (tamaño y forma de dimensiones extra).
      • 1995<t<2002 Más moduli! (posiciones de D-branas)
      • t>2002 Flujos fijan moduli !
      Dilaton S, K ä hler T Complex structure U Wilson lines W
    • Escenario KKLT
      • Cuerdas IIB en Espacio de Calabi-Yau (6d)
      • Flujos
      • ∫ a F 3 = n a ∫ b H 3 = m b
      • Superpotencial W = ∫ G 3 Λ Ω , G 3 = F 3 –iS H 3
      • Potencial: V= e K |D a W| 2
      • Mínimo D a W = 0 Fija los U a y S
      • T moduli sin fijar: No-Scale models
      Tamaño de ciclo a = U a GKP
      • Espacios con gargantas!
      Volume
    • Multi-gargantas
      • Fijando todos los moduli y espacios con gargantas!!!
      KKLT, BKQ, SS V axion volume
    • Modelos Realistas CG-MQU, CSU
    • Espacio de Soluciones Soluciones cl ásicas Decaimiento cu ántico (efecto t únel)
    • Multiverso
    • Supersimetría y Dimensiones Extra
    • Soluciones al problema de jerarquías
      • Supersimetría
      • Principio Antrópico
      • Dimensiones Extra:
      • 1. Dimensiones exponencialmente grandes
      • 2. Gargantas
    • Supersimetría
      • electrón (s=1/2) selectrón (s=0)
      • quark (s=1/2) squark (s=0)
      • fotón (s=1) fotino (s=1/2)
      • W (s=1) Wino (s=1/2)
      Extensión más general de las simetrías del espacio-tiempo!! Presente en cuerdas por consistencia!
    • Unificación de acoplos!
    • Implicaciones de Supersimetría
      • Unificación de acoplos
      • Explicación de materia obscura
      • Posible explicación de bariogénesis (por qué estamos aquí?)
      • Neutrinos livianos?...
      • Resuelve problema de jerarquías!!!!
    • Futuro Cercano
    •  
    •  
    • Super Kamiokande  (p -> e +  o )>10 33 years
    • Si se descubre: ILC (International Linear Collider)
    • Exponentially Large Volumes
      • At least two K ähler moduli (h 21 >h 11 >1)
      • Perturbative corrections to K
      Example : Exponentially large ! BBCQ, CQS
    • Non SUSY AdS W 0 ~1-10 String scale: Ms 2 =Mp 2 / V
    • KKLT AdS Non SUSY AdS W 0 ~10 -10 W 0 <10 -11 Both minima merge
    • Soft SUSY Breaking
      • From KKLT not explicit model but interesting general behaviour (D/F term breaking, AMSB, …)
      • From lifting of large volume models
      Ms ~10 13 GeV Gaugino masses ~ 10 2 GeV, scalars m ~ 10 7 GeV Ms=M GUT viable if warping, Ms=Tev `viable’ if SM anti D-brane (but 5 th force and cmp?) CFNOP,CJO CQS Matter on D3
    • Three General Scenarios
      • Generalised Fluxed MSSM
      • Intermediate Scale Split SUSY
      • Stringy mSUGRA
      SM on D7 brane, 10 12 Gev<Ms<10 17 Gev SM on D3 brane, Ms=10 12 Gev SM on D3 brane, Ms=10 17 Gev
    • Benchmark Models Fluxed MSSM Split SUSY
    • Preguntas Abiertas
      • Modelo concreto realista (bottom-up)
      • Control de escalas posibles
      • Predicciones concretas
      • Constante cosmológica (solo principio antrópico?)
    • String Theory and 4D Inflation
    • MOTIVATION
      • Inflation: very successful but only scenarios in search of a theory
      • String theory: fundamental theory but lacks experimental tests.
      • Is it possible to `derive’ inflation from string theory?
    • HISTORY
      • t<1986 Calabi-Yau String Compactifications: Many free moduli (size and shape of extra dimensions) from g mn , B mn , φ , A m I,…
      • 1986<t<1991 Geometric moduli: candidate for inflaton fields. But no potentials ( V=0).
      • Or V too steep:
      Dilaton S, K ä hler T Complex structure U Wilson lines W Candelas et al. Binetruy-Gaillard, Banks et al Brustein-Steinhardt
    • Inflation
      • Need to compute scalar potential from String theory satisfying slow-roll conditions:
      Number of e-folds N>60 Density perturbations
      • t=1998 More moduli! : D-brane inflation. But V=0 or non-calculable.
      • t=2001 Brane/Antibrane inflation:
      Dvali-Tye Generically no slow roll, and moduli non fixed, but… Burgess et al., Dvali et al
    • V Y tachyon Tachyon complex topological defects D (p-2) branes cosmic strings ! End of inflation: Open string tachyon BMNQRZ ST, JST, CMP S, BMNQRZ FQ hepth/0210292
    • Brane-Antibrane Inflation and Moduli Stabilisation D3 Brane φ φ inflaton field KKLMMT, HKP, KTW, FT, BCSQ, …
    • Slow-roll (large field) inflation possible. Need 1/1000 fine tuning of parameters to get 60-efoldings ( η -problem) N ~60, δ H ~10 -5 for Ms~ 10 15 GeV n s ~1.05 BCSQ
    • Tachyonic Inflation A,B depend on warping (fluxes) and E&M fields on non-BPS brane. If A,B ~1 no slow-roll AB large slow-roll No fine-tuning! But need large fluxes Sen, Raeymakers, Cremades-Sinha-FQ
    • Racetrack Inflation Topological eternal inflation ! Slow roll if 1/1000 fine tuning, N ~60, δ H ~10 -5 for Ms~10 15 GeV n s ~ 0.95 Blanco-Pillado et al. Also for W 0 =0 if add matter Lalak, Ross, Sarkar
    • Racetrack Inflation
    • K ähler Moduli Inflation Any Calabi-Yau: h 21 > h 11 >2 volume τ n V Conlon-FQ Large field inflation No fine-tuning!! 0.960<n<0.967
    • CONCLUSIONS
      • Exciting times!!!
      • Warping and large extra dimensions .
      • Soft terms calculable for first time rich phenomenology
      • Concrete models of inflation
      • Simple principles, complicated solutions, but SM is also ugly!
      • Many open questions
      (A fully realistic model?) (String Vacuum Project (SVP)?)
    • INITIAL CONDITIONS Sen’s open string completeness conjecture t -t Pre big-bang ! ? Inflation and compactification or big-crunch/bang and decompactification ! ?