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FISICA

FISICA. HACIA LA TEORIA FINAL. Javier de Lucas Doctor en Ciencias Catedrático. 2. 1985. TEORIA DE CUERDAS. FISICOS. DE ALTAS. TEORICOS. ENERGIAS. TEORIA FINAL TEORIA DEL TODO. * búsqueda de verdades universales sobre la naturaleza * deducirlas de principios más profundos

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Presentation Transcript

  1. FISICA HACIA LA TEORIA FINAL Javier de Lucas Doctor en Ciencias Catedrático

  2. 2 1985 TEORIA DE CUERDAS FISICOS DE ALTAS TEORICOS ENERGIAS

  3. TEORIA FINAL TEORIA DEL TODO * búsqueda de verdades universales sobre la naturaleza * deducirlas de principios más profundos * Objetivo: ENCONTRAR EL PUNTO INICIAL DE LAS EXPLICACIONES AGUA ATOMOS AIRE

  4. CIENCIA MODERNA VERIFICACION EXPERIMENTAL DESCRIPCION CUANTITATIVA FISICA DE ALTAS ENERGIAS

  5. Objetos fundamentales cerradas abiertas LAS CUERDAS SON MUY PEQUEÑAS Longitud de Planck ~ 10-33 cm ¡¡¡PERO NO SON PUNTUALES!!!

  6. Entre las infinitas partículas (modos de vibración) están todas las partículas conocidas fotón electrón gravitón base para una teoría => unificada protón neutrón

  7. TEORIAS PREVIAS PARTICULAS PUNTUALES TEORIAS CUANTICAS DE CAMPOS

  8. Diagramas de Feynman Historias de partículas puntuales que se propagan en el espacio-tiempo. Se separan y se unen en los PUNTOS de interacción INFINITOS

  9. LAS TEORIAS CUANTICAS DE CAMPOS DE PARTICULAS TIENEN DIVERGENCIAS (INFINITOS) RENORMALIZABLES NO RENORMALIZABLES ELECTRODINAMICA CUANTICA GRAVEDAD CUANTICA

  10. INTERACCIONES DE CUERDAS NO HAY UN PUNTO DEFINIDO DONDE SE PRODUCE LA INTERACCION: DIVISION DE UNA CUERDA EN DOS (O VICEVERSA)

  11. TEORIA DE CUERDAS ENERGIA MODELO ESTANDAR + RELATIVIDAD GENERAL TEORIAS CUANTICAS DE CAMPOS

  12. 1985 PRIMERA REVOLUCION DE CUERDAS TEORIA FINITA SIN ANOMALIAS LIMITE DE BAJAS ENERGIAS ~ MODELO ESTANDAR + RELATIVIDAD GENERAL

  13. HASTA 1995  SOLAMENTE CINCO (5) TEORIAS DE CUERDAS CONSISTENTES HOY SIMETRIAS DE DUALIDAD I TEORIA M HETEROTICA SO(32) IIB HETEROTICA E8  E8 IIA

  14. PROBLEMAS LA CONSISTENCIA DE LA TEORIA M REQUIERE 10 DIMENSIONES ESPACIALES (ADEMAS DEL TIEMPO) 9 DIMENSIONES  3 DIMENSIONES  MILES DE POSIBILIDADES

  15. PREDICCIONES EXPERIMENTALES DEPENDEN DE CÓMO SE REALICE LA COMPACTIFICACION MILES DE POSIBILIDADES!

  16. BREVE HISTORIA DE LA FISICA I) La mecánica de Newton (siglo XVII) Unifica leyes de movimiento de cuerpos terrestres y celestes LEY DE GRAVITACION

  17. LARGO ALCANCE Domina el universo a grandes escalas UNIVERSAL: actúa entre todas las partículas FUENTE: masa INTENSIDAD: proporcional a las masas inversamente proporcional al cuadrado de la distancia FG Mm d2

  18. En 1905 Albert Einstein modificó las nociones de espacio y tiempo de Newton espacio-tiempo En 1915, la teoría de la RELATIVIDAD GENERAL reemplazó la idea newtoniana de la gravedad como atracción entre todos los cuerpos masivos. GRAVITACION: efecto de la curvatura espacio-tiempo producida por la materia y la energía

  19. CAMPO: TODA PARTICULA ES FUENTE DE UN CAMPO TAL QUE CUALQUIER OTRA PARTICULA DENTRO DE SU RANGO DE ACCION EXPERIMENTA UNA FUERZA PROPORCIONAL A LA INTENSIDAD DEL CAMPO EN ESE PUNTO

  20. FG Mm d2 RELATIVIDAD GENERAL  MECANICA DE NEWTON

  21. ELECTRICIDAD MAGNETISMO ELECTROMAGNETISMO MAXWELL (1850) FUENTE +  CARGAS INTENSIDAD Fe ~ 10 40 Fg

  22. PRIMERA UNIFICACION EN EL SIGLO XX RELATIVIDAD GENERAL + ELECTROMAGNETISMO = KALUZA-KLEIN (1921-1926) 5 DIMENSIONES

  23. RAYOS X (1895) RADIACTIVIDAD (1896) ELECTRON (1897) 1905: EINSTEIN TEORIA ESPECIAL DE LA RELATIVIDAD ATOMOS FOTON

  24. 1911: modelo atómico de RUTHERFORD 1913: espectro del hidrógeno Bohr

  25. MECANICA CUANTICA Max Planck, 1900 funciones de onda probabilidades

  26. ENERGIA DE CAMPOS MAGNETICO Y ELECTRICO DE RAYO DE LUZ PAQUETES DIRAC (1928) ANTIMATERIA POSITRON (1932)

  27. MECANICA CUANTICA + CAMPOS ELECTRICOS Y MAGNETICOS = QED (ELECTRODINAMICA CUANTICA)  ENERGIA DEL ELECTRON =  (¡INFINITO!)

  28. MECANICA CUANTICA + RELATIVIDAD ESPECIAL = SOLUCION AL PROBLEMA DE LOS INFINITOS TEORIA CUANTICA DE CAMPOS MENSAJERO DE LA INTERACCION fotón

  29. RENORMALIZACION MASA Y CARGA EN ECUACIONES --> INFINITAS MASA Y CARGA OBSERVADAS --> FINITAS ENERGIA TOTAL = INFINITO - INFINITO = FINITO

  30. CAMPO MAGNETICO DEL ELECTRON PREDICCION QED =1,00115965214 MEDICION EXPERIMENTAL =1,001159652188

  31. INTERACCION FUERTE CORTO ALCANCE 10-13 cm FUENTE: COLOR

  32. INTERACCION DEBIL FUENTE: SABOR

  33. TEORIA ELECTRODEBIL = ELECTROMAGNETISMO + F.DEBILES (A. SALAM Y S. WEINBERG) W Z PREDICHAS 1968 MEDIDAS 1983

  34. CROMODINAMICA CUANTICA CONFINAMIENTO

  35. ¿POR QUE LAS ECUACIONES DE LA MECANICA CUANTICA SON ASI? ¿POR QUE LA MATERIA CONSISTE EN ATOMOS, ELECTRONES Y NUCLEOS? ¿POR QUE SOLO HAY QUARKS, ELECTRONES, FOTONES ...?

  36. ¿POR QUE HAY UN PROTON Y UN NEUTRON? QUARKS: u d cargas 2/3 -1/3 PROTONES: u u d (2/3 + 2/3 - 1/3) = 1 NEUTRONES: u d d (2/3 - 1/3 - 1/3) = 0 masa (protón) ~ masa (neutrón) >> masa (electrón)

  37. ¿POR QUE HAY SUFICIENTE CALCIO, CARBONO Y OXIGENO?

  38. * MODELO ESTANDAR NO INCLUYE GRAVEDAD *INTERACCIONES FUERTES NO APARECENUNIFICADAMENTE * ES MUY ARBITRARIO *LA RELATIVIDAD GENERAL Y LA MECANICA CUANTICA SON INCOMPATIBLES

  39. ¿POR QUE LA UNIFICACION SE DA A GRANDES ENERGIAS? teorías gran unificadas big bang aceleradores ENERGIA

  40. CONCLUSIONES * LA TEORIA DE CUERDAS PROVEE UN MARCO NUEVO PROMETEDOR PARA UNA TEORIA CUANTICA DE LA GRAVEDAD Y POSIBLEMENTE LAS DEMAS INTERACCIONES FUNDAMENTALES * RESUELVEN EL PROBLEMA DE LOS INFINITOS Y ANOMALIAS DE TEORIAS PREVIAS * NO HAY SUPOSICIONES AD-HOC

  41. “... CREO QUE TODO ESTO ES UN DISPARATE” Richard Feynman

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