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física cuántica

El bosón de Higgs y el «deterioro catastrófico de vacío»

Escrito por Enunlugarenelcosmos 17-03-2018 en ciencia. Comentarios (0)

En lo últimos años, Hawking se dedicó a divulgar ciencia y a alertar a la humanidad de los peligros que ésta corría, siguiendo con el tema del bosón de higgs, Hawking teorizó que si la partícula alcanzara niveles de energía muy elevados, se volvería inestable y causar un «deterioro catastrófico de vacío» que colapsase espacio y tiempo.

¿Es ésto posible? Veamos....

"El bosón tiene la preocupante característica de poder convertirse en megastable a energías superiores a 100 mil millones de 'gigaelectronvoltios' (GeV)", escribe. "Esto puede significar que el Universo sufriría un deterioro catastrófico provocado por una burbuja de vacío que se expandiese a la velocidad de la luz. Algo que es poco pronosticable y podría suceder en cualquier momento. Claro que el tiempo estimado para que algo así ocurra es «mayor que la edad del Universo", así que podemos estar tranquilos.

"Para lograr un acelerador de partículas que alcance los 100 mil millones de GeV, algo que sería más grande que la Tierra, haría falta mucha financiación, lo que lo hace poco probable en el actual clima económico", indicaba Hawking con el sarcasmo que lo caracterizaba.

Sin embargo, también señala que la potencial capacidad del bosón de Higgs para destruir a niveles de alta energía podría ofrecer importantes conocimientos, ya que "impone restricciones importantes en la evolución del Universo".

Por si no te ha quedado muy claro este concepto, Alberto casa del instituto de física teórica nos cuenta e ilustra algo más sobre el tema de la inestabilidad del campo de Higgs.

Para más info de ésta y otras cuestiones seguir el canal del IFT en Youtube totqalmente recomendable, os dejo el enlace.

https://www.youtube.com/user/IFTMadrid


¿Es el campo de Higgs responsable de "dar" masa a todas las partículas?

Escrito por Enunlugarenelcosmos 17-03-2018 en ciencia. Comentarios (0)

Siguiendo con el tema del mecanismo de Higgs, hablaba sobre como el campo de Higgs es fundamental para generar las masas de quarks, leptones cargados y los bosones de calibre W y Z.

Pero...¿Es el campo de Higgs responsable de "dar" masa a todas las partículas?

Vale la pena señalar que el campo de Higgs no "crea" masa de la nada (lo que violaría la ley de conservación de la energía ), ni el campo de Higgs es responsable de la masa de todas las partículas. Por ejemplo, aproximadamente el 99% de la masa de bariones (partículas compuestas como el protón y el neutrón) se debe a la energía de unión en la cromodinámica cuántica , que es la suma de las energías cinéticas de los quarks y las energías de los gluones sin masa que median el interacción fuerte dentro de los bariones. La propiedad de "masa" es una manifestación de energía potencial transferida a partículas fundamentales cuando interactúan con el campo de Higgs, que había contenido esa masa en forma de energía .

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Propiedades del vacío de QCD (cromodinámica cuántica).

Escrito por Enunlugarenelcosmos 06-12-2017 en ciencia. Comentarios (0)

Esta animación ilustra la típica estructura cuatridimensional de las configuraciones del campo de gluones en descripción de las propiedades del vacío de QCD (cromodinámica cuántica).

El volumen de la caja es 2.4 por 2.4 por 3.6 fm (femtometro), lo suficientemente grande como para contener un par de protones. Contrariamente al concepto de vacío vacío, valga la redundancia, QCD induce campos cromo-eléctricos y cromo-magnéticos a través del espacio-tiempo en su estado de energía más bajo. En él se revela una estructura grumosa que recuerda a una lámpara de lava. Representa una medida del arrollamiento de las líneas de campo del gluón en el vacío QCD.

Crédito:Centro para la Estructura Subatómica de la Materia, Universidad de Adelaide.


¿Qué es un vacío?

Escrito por Enunlugarenelcosmos 27-07-2017 en ciencia. Comentarios (0)

Estos días, hemos estado hablando sobre los vacíos (la famosa nada y los problemas lingüísticos que derivan de ella). Muchas veces hemos escuchado que el universo y todo cuanto contiene busca estar en su estado de mínima energía, a esto se le denomina estado fundamental.

El estado fundamental de un sistema mecánico cuántico representa a su estado de energía más bajo posible; la energía del estado fundamental se conoce también como la energía de punto cero del sistema. Por estado excitado se entiende a cualquier estado con energía superior a la del estado fundamental. El estado fundamental en teoría cuántica de campos se conoce comúnmente como vacío cuántico o vacío.

De acuerdo con el tercer principio de la termodinámica un sistema a temperatura de cero absoluto se encuentra en su estado fundamental, ya que su entropía se determina por la degeneración del estado fundamental. Muchos sistemas, tales como una estructura cristalina perfecta, tienen un estado fundamental único, y por tanto, tienen entropía cero cuando se encuentran a cero absoluto, ya que logaritmo de 1 es 0. También es posible para el estado de mayor excitación, tener temperatura de cero absoluto en los sistemas que exhiben temperatura negativa.

Imágenes: 1 y 2 Representación de diferentes vacíos (falso o excitado y verdadero o estebale) 3. Niveles de energía de un electrón en un átomo: estado fundamental y estado excitado. Después de absorber energía, un electrón puede saltar desde el estado fundamental hacia un estado excitado de mayor energía. Wikipedia

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Diferencias entre fermiones y bosones.

Escrito por Enunlugarenelcosmos 18-03-2017 en ciencia. Comentarios (0)

Existen dos tipos básicos de partículas elementales en modelo estándar.

-Los fermiones se caracterizan por tener un espín semientero (1/2,3/2...) son los constituyentes básicos de la materia e interaccionan entre sí por medio de bosones. Este tipo de partículas recibe el nombre en honor del gran físico italiano Enrico Fermi.

-Los bosones se caracterizan por tener espín entero (0,1,2,...) Son los encargados de transmitir las fuerzas en el modelo estándar. A diferencia de los fermiones no cumplen el principio de exclusión de Pauli. Algunos bosones, aunque se comportan como bosones, de hecho están compuestos de otras partículas. Por ejemplo, los núcleos de átomos de helio, bajo ciertas condiciones, se comportan como bosones aun cuando están compuestos por cuatro fermiones que, a su vez, no son elementales cuando son examinados en experimentos de muy alta energía.

Todas las partículas elementales son bosones o fermiones, dependiendo de si su espín es entero o semientero. En física de altas energías y de partículas se dice que los bosones son los mediadores de fuerza o partículas portadoras de las interacciones fundamentales, puesto que los campos eléctromagnético, electrodébil, fuerte y presumiblemente el gravitatorio están asociados a partículas de espín entero. De hecho, la descripción cuántica de las interacciones fundamentales mencionadas consiste en el intercambio de una partícula que será siempre un bosón virtual. Así la interacción de dichos bosones virtuales con fermiones reales es lo que da lugar a dichas interacciones o fuerzas fundamentales. El alcance de dicha interacción en general viene dado por la masa de la partícula intercambiada.

A los bosones involucrados en dichas interacciones se les denomina bosones gauge. Estos son los bosones W y Z para la interacción débil, los gluones para la interacción fuerte, los fotones para la fuerza electromagnética y el hipotético gravitón para la fuerza gravitatoria.

Las partículas compuestas por otras partículas, como los protones, los neutrones o los núcleos atómicos, pueden ser bosones o fermiones dependiendo de su espín total. De ahí que muchos núcleos sean, de hecho, bosones. Basta que el número de fermiones que componga esa partícula sea par para que el sistema compuesto sea un bosón. Así, la mayoría de los elementos tiene isótopos que serán fermiones, es el caso del helio-3, o bosones, como el helio-4. El deuterio es también bosón; sin embargo, sus vecinos protio y tritio son fermiones.

Mientras que los fermiones están obligados a cumplir el principio de exclusión de Pauli: "no puede haber más de una partícula ocupando un mismo estado cuántico", no existe dicha exclusión para los bosones, ellos pueden ocupar estados cuánticos idénticos. El resultado de esto es que el espectro de un gas de fotones a cierta temperatura de equilibrio posee un espectro de Planck (ejemplos de ello son la radiación del cuerpo negro o la radiación del fondo cósmico de microondas, testigo que nos remonta al universo temprano). El trabajo con láseres, las propiedades de superfluido del helio-4 y la reciente formación del condensado de Bose-Einstein son todos consecuencia de la estadística de los bosones.

Las diferencias entre las estadísticas bosónica y fermiónica es solo apreciable en grandes densidades, cuando las funciones de onda se superponen. A bajas densidades, ambos tipos de estadísticas se aproximan a la estadística de Maxwell-Boltzmann, donde ambos tipos de partículas se comportan clásicamente.

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