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\u00a1La Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica!<\/p>\n
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Ambas ecuaciones pusieron “patas arriba” a toda la f\u00edsica del momento y nos trajo la nueva cosmolog\u00eda<\/p>\n
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Algunos buenos f\u00edsicos, desde siempre, han hablado de la belleza impl\u00edcita en las matem\u00e1ticas y, generalmente, se refieren a que con una gran econom\u00eda de n\u00fameros nos pueden hablar de muchas cosas y adem\u00e1s profundas. Como ejemplo de lo que digo, podr\u00edamos recordar la f\u00f3rmula de Einstein<\/a> de la Relatividad especial que a todos nos es familiar E = mc\u00b2 y, la que nos describe la m\u00e1s compleja Relatividad general que no llena ni una l\u00ednea de este comentario y que, sin embargo, nos habla de uno de los pensamientos m\u00e1s profundos que el ser humano haya podido tener. De hecho, a partir de esa ecuaci\u00f3n de campo de la R.G., comenz\u00f3 realmente la historia de lo que hoy conocemos como cosmolog\u00eda, tantos son sus mensajes sobre el Universo.<\/p>\n Por ejemplo<\/p>\n Para construir un campo de Yang-Mills<\/a> cuyo grupo de gauge<\/a>\u00a0 <\/p>\n \n \n En la teor\u00eda de la Supersimetr\u00eda, las matem\u00e1ticas son realmente bellas y lo mismo podr\u00edamos decir de la teor\u00eda de Yang-Mills<\/a>. La primera nos habla de una simetr\u00eda que puede ser aplicada a las part\u00edculas elementales con el fin de transformar un Bos\u00f3n en un fermi\u00f3n<\/a> y viceversa. En las teor\u00edas supersim\u00e9tricas m\u00e1s simples, cada Bos\u00f3n tiene un compa\u00f1ero fermi\u00f3n<\/a>ico y cada fermi\u00f3n<\/a> tiene un compa\u00f1ero bos\u00f3nico. Los compa\u00f1eros bos\u00f3nicos de los fermiones<\/a> tienen nombres formados a\u00f1adiendo \u201cs\u201d al principio del nombre del fermi\u00f3n<\/a>, por ejemplo, selectr\u00f3n<\/a>, squark y slept\u00f3n<\/a>.<\/p>\n \n \n Los compa\u00f1eros fermi\u00f3n<\/a>icos de los Bosones tienen nombres formados reemplazando el \u201con\u201d del final del nombre del Bos\u00f3n por \u201cino\u201d o a\u00f1adiendo \u201c-ino\u201d, por ejemplo gluino, fotino, wino, y zino.<\/p>\n Los infinitos que causan problemas en las teor\u00edas cu\u00e1nticas de campo relativistas (obligando a la renormalizaci\u00f3n) son menos severos en las teor\u00edas supersim\u00e9tricas, porque las contribuciones a los infinitos de los Bosones y los fermiones<\/a> se pueden cancelar unos a otros.<\/p>\n <\/p>\n \n \n “Mucha gente opina que si la supersimetr\u00eda<\/a>\u00a0no se observa en el LHC\u00a0del CERN, el modelo est\u00e1ndar se convertir\u00e1 en una teor\u00eda aburrida y con pocas sorpresas. “<\/p>\n La Mula Francis<\/p>\n<\/blockquote>\n <\/p>\n \n Si la supersimetr\u00eda<\/a> es realmente una simetr\u00eda de la Naturaleza, debe ser una simetr\u00eda rota, aunque por el momento no hay evidencias concluyentes que muestren a qu\u00e9 energ\u00eda debe romperse. No hay, de hecho, ninguna evidencia experimental para la teor\u00eda, aunque se piensa que puede ser un ingrediente especial en una teor\u00eda unificada de las interacciones. Esta no debe ser necesariamente una teor\u00eda de campo unificado; la idea de cuerdas con supersimetr\u00eda<\/a> es hasta el momento la mejor teor\u00eda para unificar a las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza y, en ella, los objetos b\u00e1sicos son unidimensionales (supercuerdas) que tienen una escala de longitud de unos 10 exp. 35\u00a0metros y, como distancias muy cortas est\u00e1n asociadas a energ\u00edas muy altas, tiene una escala de energ\u00eda del orden de 10 exp. 19\u00a0GeV, que est\u00e1 muy por encima de cualquier acelerador que, por ahora, pudiera construirse.<\/p>\n \n \n \n Las cuerdas asociadas con los Bosones s\u00f3lo son consistentes como teor\u00edas cu\u00e1nticas en un espacio-tiempo de 26 dimensiones; aquellas asociadas a los fermiones<\/a> s\u00f3lo lo son en un espacio tiempo de 10 dimensiones. Se piensa que las dimensiones microsc\u00f3picas surgen por el mecanismo de Kaluza-Klein<\/a>, estando las restantes dimensiones \u201cenrolladas\u201d para ser muy peque\u00f1as. Una de las caracter\u00edsticas m\u00e1s atractivas de la teor\u00eda de supercuerdas<\/a> es que dan lugar a part\u00edculas de esp\u00edn<\/a> 2, que son identificadas con los gravitones<\/a>. Por tanto, una teor\u00eda de supercuerdas<\/a> autom\u00e1ticamente contiene una teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravedad.<\/p>\n \n \n “Representaci\u00f3n visual de una\u00a0variedad de Calabi-Yau<\/a>. Se postula que las dimensiones extras de la teor\u00eda de supercuerdas<\/a> tienen esta forma.”<\/div>\n<\/blockquote>\n \n \n Se piensa que las supercuerdas est\u00e1n libres de infinitos que no pueden ser eliminados por renormalizaci\u00f3n, que plagan todos los intentos de construir una teor\u00eda cu\u00e1ntica de campos que incorpore la gravedad. Hay algunas evidencias de que la teor\u00eda de supercuerdas<\/a> est\u00e1 libre de infinitos, pero no hay una prueba definitiva. Aunque no existan evidencias directas de las supercuerdas, algunas de sus caracter\u00edsticas son compatibles con los hechos experimentales observados en las part\u00edculas elementales, como la probabilidad de que las part\u00edculas no respeten paridad, lo que en efecto ocurre en las interacciones d\u00e9biles.<\/p>\n \n \n “Cuando hablamos de supergravedad lo hacemos de otra teor\u00eda aspirante a unificar todas las interacciones fundamentales conocidas que incorpora la supersimetr\u00eda<\/a>. La supergravedad se formula de forma m\u00e1s natural como una teor\u00eda de Kaluza-Klein<\/a> en once dimensiones.”<\/p>\n \n<\/blockquote>\n La teor\u00eda contiene part\u00edculas de esp\u00edn<\/a> 2, esp\u00edn<\/a> 3\/2, esp\u00edn<\/a> 1, esp\u00edn<\/a> \u00bd y esp\u00edn<\/a> 0. Esta teor\u00eda, parece que contiene infinitos que no pueden ser renormalizados, es decir, no pueden ser eliminados. Muchos f\u00edsicos piensan que para obtener una teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravitaci\u00f3n consistente uno tiene que abandonar las teor\u00edas cu\u00e1nticas de campos, pues se ocupan de objetos puntuales, y pasar a teor\u00edas cuyos objetos fundamentales sean extensos, como las supercuerdas y las supermembranas y, en consecuencia, la supergravedad no ser\u00eda una teor\u00eda completa de las interacciones fundamentales.<\/p>\n \n \n Todas estas versiones de las teor\u00edas que tratan de unificar a las cuatro fuerzas de la Naturaleza han sido unificadas de forma magistral por W. Witten en su Teor\u00eda M que, sin embargo, y a pesar de su belleza descriptiva, a\u00fan no consigue el objetivo buscado, ya que, las matem\u00e1ticas necesarias para su desarrollo final a\u00fan no son conocidas y las energ\u00edas que exigen la experimentaci\u00f3n no est\u00e1 en este mundo nuestro, estamos hablando de energ\u00edas que s\u00f3lo existieron en el momento de la creaci\u00f3n.<\/p>\n Muchos han imaginado un agujero negro<\/a> microsc\u00f3pico que contiene tanto las leyes de la gravedad como las de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica y, la pregunta ser\u00eda \u00bfC\u00f3mo se debe describir su comportamiento? La pregunta tiene su l\u00f3gica en que ese hipot\u00e9tico agujero negro<\/a> se deber\u00eda comportar como un \u00e1tomo o mol\u00e9cula que obedecer\u00eda a las leyes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica.<\/p>\n \n \n Cuando se hicieron c\u00e1lculos en esa direcci\u00f3n, la sorpresa fue may\u00fascula, ya que las matem\u00e1ticas que surg\u00edan eran las de la teor\u00eda de cuerdas. La f\u00f3rmula para la captura y emisi\u00f3n de part\u00edculas por un agujero negro<\/a> es exactamente igual a la f\u00f3rmula de Veneziano. Lo cual resultaba extra\u00f1o ya que no era un tema de cuerdas. Todo esto nos dice que la teor\u00eda de cuerdas est\u00e1 inacabada y, de manera formal, no podemos decir (a\u00fan) que alg\u00fan d\u00eda pueda ser compatible con la Gravedad.<\/p>\n \n \n Pero en la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica existen otros escenarios muy atractivos para nuestra imaginaci\u00f3n. Sabemos que los \u00e1tomos est\u00e1n formados por peque\u00f1os constituyentes, los protones<\/a>, neutrones<\/a> y electrones<\/a>. Luego descubrimos que esos constituyentes, a su vez, tienen una subestructura: est\u00e1n formados de quarks<\/a> y gluones<\/a>. \u00bfPor qu\u00e9, como probablemente todos hayamos pensado, el proceso no puede continuar as\u00ed? \u00bfQuiz\u00e1 esos quarks<\/a> y gluones<\/a>, e igualmente los electrones<\/a> y todas las dem\u00e1s part\u00edculas a\u00fan llamadas \u201celementales\u201d en el modelo est\u00e1ndar, est\u00e1n a su vez construidas de unos gr\u00e1nulos de materia a\u00fan menores que no hemos sido capaces de observar en nuestros aceleradores de part\u00edculas?<\/p>\n \n \n \n Miremos a los quarks<\/a> de un prot\u00f3n<\/a>. La mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, la teor\u00eda maravillosa que controla todo el micromundo con incre\u00edble precisi\u00f3n, exige que el producto de la masa por la velocidad, el llamado \u201cmomento\u201d, debe ser inversamente proporcional al tama\u00f1o de la \u201ccaja\u201d en la cual ponemos nuestro sistema. El prot\u00f3n<\/a> puede ser considerado como una de tales cajas y es tan peque\u00f1o que los quarks<\/a> en su interior tendr\u00edan que moverse con una velocidad cercana a la de la luz. Debido a esto, la masa efectiva de los dos quarks<\/a> m\u00e1s peque\u00f1os, up y dowm, es aproximadamente de 300 MeV, lo que explica porque la masa del prot\u00f3n<\/a> es de 900 MeV, mucho mayor que la suma de la masa en reposo de los quarks<\/a> y gluones<\/a>.<\/p>\n \n \n \n En contraste con el prot\u00f3n<\/a>, los propios quarks<\/a> y tambi\u00e9n los leptones<\/a> y todas las dem\u00e1s part\u00edculas en el modelo est\u00e1ndar parecen ser \u201cpuntuales\u201d. Con esto quiero decir que sus propiedades no cambiar\u00edan ni siquiera cuando se colocaran en una caja mil veces m\u00e1s peque\u00f1as que un prot\u00f3n<\/a>. Aqu\u00ed est\u00e1 nuestra dificultad: supongamos que estas part\u00edculas estuvieran compuestas de constituyentes a\u00fan m\u00e1s peque\u00f1os, estos tendr\u00edan que estar empaquetados m\u00e1s estrechamente y, por lo tanto, tendr\u00edan mucha m\u00e1s energ\u00eda cin\u00e9tica (energ\u00eda debida a sus r\u00e1pidos movimientos) que habr\u00eda que a\u00f1adir a su propia masa. Pero entonces, \u00bfpor qu\u00e9 son los quarks<\/a> y los electrones<\/a> tan ligeros?<\/p>\n \n \n \n Esto lo puedo explicar de forma m\u00e1s complicada. Los quarks<\/a> dentro de los protones<\/a> tienen tres clases de \u201cmasas\u201d. Primero la que llamamos \u201cmasa libre\u201d, o la masa que tendr\u00eda si el objeto estuviera aislado. Pero para aislar un quarks<\/a> fuera de un prot\u00f3n<\/a> se necesita una cantidad infinita de energ\u00eda y, por tanto, la masa libre de un quark<\/a> es infinita. Esto es un concepto sin sentido y consecuentemente in\u00fatil. En segundo lugar, tenemos la masa efectiva de un quark<\/a> dentro de un prot\u00f3n<\/a>, que debido a las leyes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica est\u00e1 obligado a moverse de un lado para otro con gran velocidad. \u00c9sta se llama \u201cmasa constituyente\u201d tiene un valor de 300 MeV que es 1\/3 de la masa del prot\u00f3n<\/a>. La tercera clase de masa es la \u201cmasa algebraica\u201d. \u00c9sta es un par\u00e1metro que determina las propiedades del objeto llamado \u201ct\u00e9rmino de masa\u201d en sus ecuaciones. Para otras part\u00edculas, este t\u00e9rmino de masa corresponde a su masa real; para los quarks<\/a> u y d esta cantidad es s\u00f3lo de unos 10 MeV. El problema que tenemos es que los hipot\u00e9ticos nuevos ladrillos constitutivos tendr\u00edan una masa constituyente muy grande, que es muchas veces mayor que la masa del objeto que forman. Es como si te pidieran construir una casa ligera como las briznas de algod\u00f3n pero con sus pilares y estructura hechos de un material tan compacto como el acero macizo.<\/p>\n \n \n \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Han propuesto una f\u00edsica de rara desintegraci\u00f3n<\/p>\n \n Claro que (como se suele decir), la esperanza es lo \u00faltimo que podemos perder, la Naturaleza misma nos ha dado un ejemplo de c\u00f3mo se pueden conseguir cosas como esta. El pi\u00f3n<\/a> tambi\u00e9n est\u00e1 formado por quarks<\/a> y, como no es mucho m\u00e1s grande que el prot\u00f3n<\/a> ser\u00eda de esperar que ah\u00ed los quarks<\/a> tambi\u00e9n tengan masas constituyentes de unos 300 MeV. Sin embargo, el pi\u00f3n<\/a>, en vez de 600 MeV, solamente pesa 135 MeV. Esto se debe a que la masa del pi\u00f3n<\/a> est\u00e1 protegida por una simetr\u00eda: el pi\u00f3n<\/a> es (aproximadamente) un Bos\u00f3n de Goldstone.<\/p>\n \n \n \n Bos\u00f3n de Goldstone | Francis (th)E mule Science’s News<\/a><\/p>\n \n Esto significa que quiz\u00e1 halla una forma de ver part\u00edculas tan ligeras como el electr\u00f3n<\/a> y que est\u00e9n formadas por ladrillos constitutivos \u201cm\u00e1s pesados\u201d. Para ello se deben introducir simetr\u00edas, quiz\u00e1 tantas como part\u00edculas haya en el modelo est\u00e1ndar y, as\u00ed, se podr\u00eda explicar que todas las part\u00edculas conocidas son tan ligeras porque sus masas est\u00e1n protegidas por una simetr\u00eda. Sin embargo, resulta que convertir esta idea en una receta matem\u00e1tica precisa es una tarea dif\u00edcil.<\/p>\n \n \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Gell – Mann<\/p>\n Pocos son los casos en los que una part\u00edcula compuesta, de una manera espont\u00e1nea, ha roto la simetr\u00eda: uno ser\u00eda el viejo modelo sigma<\/a> de Gell-Mann y L\u00e9vy (la part\u00edcula Sigma compuesta realmente por quarks<\/a>) y el otro es la teor\u00eda BCS de la superconductividad, donde aparece un fen\u00f3meno similar al mecanismo de Higgs<\/a> debido a un estado ligado de dos electrones<\/a> (el par de Cooper). Pero en el Modelo est\u00e1ndar se conocen con precisi\u00f3n muchas de las propiedades de las part\u00edculas de Higgs<\/a> porque son responsables de las masas de las part\u00edculas conocidas.<\/p>\n \n \n Quiz\u00e1 el acelerador Large Hadr\u00f3n Collider (LHC), que ya est\u00e1 en marcha, nos pueda desvelar algunos de los fen\u00f3menos asociados a tales esquemas, algunos incluso tienen la esperanza de que aparezcan, adem\u00e1s del Bos\u00f3n de Higgs<\/a>, algunas otras part\u00edculas predichas en la teor\u00eda supersim\u00e9trica\u00a0 que ellos denominan WIMP y que, seg\u00fan dicen, pueblan los huecos de las galaxias y son, as\u00ed responsables de la masa perdida que los astrof\u00edsicos no dejan de buscar.<\/p>\n Eso ser\u00eda otra historia y, como el comentario tiene que finalizar, la dejaremos para contarla en otro pr\u00f3ximo en el cual hablemos de esa \u201chipot\u00e9tica\u201d materia y energ\u00eda oscura que, en realidad, no sabemos con certeza ni que pueda existir y, de momento, parece m\u00e1s un artilugio de los cosm\u00f3logos para que las cuentas del Universo cuadren.<\/p>\n \n \n emilio silvera<\/em><\/p>\n\u00a0de dimensi\u00f3n\u00a0m<\/em>, necesitamos un campo multicomponente
\u00a0(cuyas componentes\u00a0
\u00a0suelen ser espinores de Dirac). Todas las componentes del campo est\u00e1n definidas sobre un\u00a0espacio-tiempo<\/a>\u00a0
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![\"\"](\"https:\/\/francis.naukas.com\/files\/2011\/07\/dibujo20110727_flavor_physics_ckm_matrix_and_cp_violation.png?w=700\" "\\"Dibujo20110727_flavor_physics_ckm_matrix_and_cp_violation\\"")
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![\"\"](\"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/d\/d4\/Calabi-Yau.png\/200px-Calabi-Yau.png\")
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![\"C\u00f3mo](\"https:\/\/francis.naukas.com\/files\/2019\/02\/Dibujo20190221-proton-neutron-free-and-inside-nucleus-nature-d41586-019-00577-0-580x371.png\")
<\/p>\n![\"Piones\"](\"https:\/\/astrojem.com\/imagenes_voltaire\/pion.jpg\")
![\"Proponen](\"https:\/\/img.europapress.es\/fotoweb\/fotonoticia_20200305111411_420.jpg\")
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<\/p>\n
![\"Los](\"https:\/\/www.investigacionyciencia.es\/files\/18604.jpg\" "\\"Los")
<\/p>\nLos creadores de la QED: Feynman, Tomonaga, Schwinger y Dyson<\/div>\n\r\n\t\t
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