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Lo mas pequeño, Partículas Elementales: Higos

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Ponencia de Daniel de Florian “Lo mas pequeño, Partículas Elementales: Higos", presentada en el Ciclo de charlas Par@ educ.ar.

Ponencia de Daniel de Florian “Lo mas pequeño, Partículas Elementales: Higos", presentada en el Ciclo de charlas Par@ educ.ar.

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  • 1. Física • Diego Mazzitelli • Carlos Acha • Daniel de Florian Departamento de Física - FCEyN-UBA Educar - Aportes para la enseñanza en el nivel Medio aportes.educ.ar
  • 2. Estado del arte Física : ciencia de escalas Lo mas pequeño, Partículas Elementales : Higgs Lo mas grande, Cosmología : Agujeros Negros Lo “super” y lo “nano”: Superconductividad
  • 3. El bosón de Higgs Educar - Aportes para la enseñanza en el nivel Medio aportes.educ.ar Daniel de Florian Departamento de Física - FCEyN-UBA
  • 4. Aparecerá en medios con frecuencia durante los próximos años Unica partícula del Modelo Standard aún no “descubierta” Misión fundamental: “otorgar” masa a las partículas
  • 5. Aparecerá en medios con frecuencia durante los próximos años Unica partícula del Modelo Standard aún no “descubierta” Misión fundamental: “otorgar” masa a las partículas
  • 6. Aparecerá en medios con frecuencia durante los próximos años Unica partícula del Modelo Standard aún no “descubierta” Misión fundamental: “otorgar” masa a las partículas
  • 7. Aparecerá en medios con frecuencia durante los próximos años Unica partícula del Modelo Standard aún no “descubierta” Misión fundamental: “otorgar” masa a las partículas “So, if we created a negative Higgs field, and bombarded them with a stream of Higgs anti- bosons, they might disintegrate”
  • 8. Aparecerá en medios con frecuencia durante los próximos años Unica partícula del Modelo Standard aún no “descubierta” Misión fundamental: “otorgar” masa a las partículas
  • 9. Aparecerá en medios con frecuencia durante los próximos años Unica partícula del Modelo Standard aún no “descubierta” God Particle Misión fundamental: “otorgar” masa a las partículas
  • 10. Aparecerá en medios con frecuencia durante los próximos años Unica partícula del Modelo Standard aún no “descubierta” God Particle Misión fundamental: “otorgar” masa a las partículas Revisión: Partículas Elementales Interacciones Fundamentales
  • 11. Durante el siglo XIX se comprendió la naturaleza de la materia en término de átomos Tabla de Mendeleev (1870) Toda la materia, viva o inerte, está formada por átomos y moléculas
  • 12. Durante el siglo XX se comprendió la naturaleza de la materia en término de componentes de los átomos hasta llegar a quarks y leptones
  • 13. Durante el siglo XX se comprendió la naturaleza de la materia en término de componentes de los átomos hasta llegar a quarks y leptones Atomos y Núcleo y Protón y Quarks La materia moléculas electrón Neutrón 10-8 cm 10-12 cm 10-13 cm Sin tamaño? Puntuales? 10-8 = 0.00000001 ocho ceros
  • 14. Los “hadrones”: como el protón y el neutrón que forman los núcleos de los átomos están formados por quarks Nombre Down Up Masas desde 5 MeV hasta 170 GeV Charm Strange Top Bottom m(e-) = 0.5 MeV + 2/3 - 1/3 Carga Así por ejemplo: protón (uud) neutrón (udd) + 2/3 - 1/3 - 1/3 = 0 + 2/ + 2/ - 1/ = 1 Carga: 3 3 3
  • 15. Los “hadrones”: como el protón y el neutrón que forman los núcleos de los átomos están formados por quarks Nombre Down Up Masas desde 5 MeV hasta 170 GeV Charm Strange Top Bottom m(e-) = 0.5 MeV + 2/3 - 1/3 Carga Así por ejemplo: protón (uud) neutrón (udd) + 2/3 - 1/3 - 1/3 = 0 + 2/ + 2/ - 1/ = 1 Carga: 3 3 3 Los Atomos están compuestos de quarks (u y d) y electrones
  • 16. Partículas de MATERIA Particulas Elementales Mediadores de Fuerzas Además existen “parientes” pesados del electrón (muón y tau) y sus correspondientes “neutrinos” 6 quarks y 6 leptones Organizados en 3 familias ¡Agregar las antipartículas! Tabla de Mendeleev del siglo XXI
  • 17. Partículas de MATERIA Particulas Elementales Mediadores de Fuerzas Además existen “parientes” pesados del electrón (muón y tau) y sus correspondientes “neutrinos” 6 quarks y 6 leptones Organizados en 3 familias ¡Agregar las antipartículas! Tabla de Mendeleev del siglo XXI
  • 18. Interacciones …y reinterpretamos la fuerza electromagnética q1 q2 r F= 2 r 2 1 Pero si nada puede ser más rápido que “c” ¿Cómo puede existir una fuerza (información) instantánea? Electrodinámica cuántica (QED) : EM +relatividad + mecánica cuántica γ 2 1 La interacción es mediada por el intercambio FOTON de una partícula (bosón de gauge) El fotón viaja a la velocidad de la luz y es la unidad cuántica del campo electromagnético, o más fácil, LA LUZ!!
  • 19. …y descubrimos nuevas interacciones: fuerzas fuerte y débil A estas interacciones las comprendimos en la década del 70: Nuevos bosones de intercambio : gluones , W, Z gluón La fuerza Fuerte (nuclear) responsable de mantener unidos a los quarks (núcleos) protón La fuerza Débil responsable del decaimiento del neutrón Neutrino: nueva partícula n  peν decaimiento β La interacción gravitatoria es la primera que sentimos pero aún no la entendemos bien (¿gravitón?)
  • 20. …y descubrimos nuevas interacciones: fuerzas fuerte y débil A estas interacciones las comprendimos en la década del 70: Nuevos bosones de intercambio : gluones , W, Z gluón Particulas Elementales La fuerza Fuerte (nuclear) responsable de mantener unidos a los quarks (núcleos) protón Mediadores de Fuerzas La fuerza Débil responsable del decaimiento del neutrón Neutrino: nueva partícula n  peν decaimiento β La interacción gravitatoria es la primera que sentimos pero aún no la entendemos bien (¿gravitón?)
  • 21. …y descubrimos nuevas interacciones: fuerzas fuerte y débil A estas interacciones las comprendimos en la década del 70: Nuevos bosones de intercambio : gluones , W, Z gluón Particulas Elementales La fuerza Fuerte (nuclear) responsable de mantener unidos a los quarks (núcleos) protón Mediadores de Fuerzas La fuerza Débil responsable del decaimiento del neutrón Neutrino: nueva partícula n  peν decaimiento β La interacción gravitatoria es la primera que sentimos pero aún no la entendemos bien (¿gravitón?)
  • 22. Modelo Standard : partículas de materia + partículas de intercambio Teoría “elegante” y sencilla : teorías de “gauge” pequeño problema: no acepta partículas con masa.. Un
  • 23. Modelo Standard : partículas de materia + partículas de intercambio Teoría “elegante” y sencilla : teorías de “gauge” pequeño problema: no acepta partículas con masa.. Un Formas alternativas de “aumentar inercia” de un cuerpo Masa Inercial : m = F/a Rozamiento Viscosidad Fuerza ~ constante
  • 24. Modelo Standard : partículas de materia + partículas de intercambio Teoría “elegante” y sencilla : teorías de “gauge” pequeño problema: no acepta partículas con masa.. Un Formas alternativas de “aumentar inercia” de un cuerpo Masa Inercial : m = F/a Rozamiento Viscosidad Fuerza ~ constante Introducir una nueva partícula : bosón de Higgs Impregna el espacio: Interactúa con las demás partículas “otorgándoles” masa campo o especie de viscosidad
  • 25. Higgs aún no hallado Masa > 114 GeV ? Para descubrirlo, necesitamos aceleradores de mayor energía
  • 26. Higgs aún no hallado Masa > 114 GeV ? Para descubrirlo, necesitamos aceleradores de mayor energía En este momento se está terminando de construir en el CERN, Ginebra, un colisionador de protones a 14.000.000 MeV Tiene 27 km de circunferencia - WWW 2007/2008 27 Km

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