NeoFronteras

El bosón de Higgs sería una partícula más ligera de lo que se pensaba. Esto dificultaría su posible detección en caso de que exista.

La parte verde es la gama de masas excluidas para el Higg anteriormente y la naranja por el Tevatrón del Fermilab recientemente. Foto: Fermilab.

Es bosón de Higgs es el Santo Grial de la Física de Altas Energías actual. Se cree que gracia a él las partícula adquieren masa. Es un bosón porque tiene spin entero y respondería a la estadística de Bose Einstein, a diferencia de los fermiones que son de spin semientero y responden a la estadística de Fermi-Dirac*. (leer más…)

Un par de trabajos hablan de la posibilidad de conseguir «gatos» de Schrödinger de tamaño milimétrico y de explorar así la fronteras entre Mecánica Cuántica y Clásica.

Esquema de cómo sería el sistema en cuestión. Foto: J. Sankey, Yale University.

El concepto del gato de Schrödinger ilustra las situaciones aparentemente paradójicas a las que podemos llegar si asumimos que la mecánica cuántica opera sobre objetos macroscópicos. Según la Mecánica Cuántica (MC) un objeto cuántico como un electrón o un fotón pueden estar en dos estados a la vez, es lo que llamamos superposición de estado. En este caso se trataría, por ejemplo, que un electrón está en dos estados de spin diferentes simultáneamente. Uno de los postulados de la MC dice que cuando efectuamos la medición sobre ese objeto su función de ondas, que describe esa superposición de estados, colapsa hacia uno de esos estados.
Más extraño todavía es que para sistemas cuánticos de partículas correlacionadas el colapso de la función de ondas al medir una de ellas debe de afectar instantáneamente a la otra en una extraña “acción a distancia”, en lo que se denominó paradoja EPR. (leer más…)

Con diversas aproximaciones se trata de detectar directamente materia oscura.

Esquema de sensibilidad de X-MASS respecto a otros detectores. Foto: X-MASS.

La materia oscura es cinco veces más abundante que la materia normal en el Universo. Sin embargo, continúa siendo enigmática y elusiva.
Los candidatos más probables a constituir la materia oscura son los axiones y las WIMPS (que incluye a los neutralinos, una partícula supersimétrica), que habrían sido todas ellas generadas en el Big Bang. Los neutralinos han ganado adeptos últimamente, tendrían una masa de entre 10 ó 1000 veces la del protón e interactuarían con un sección eficaz característica (la sección eficaz da una idea de la facilidad de interacción entre dos partículas en caso de colisión) de la escala de la interacción débil.
De momento las únicas pruebas serias que hablan de la existencia de la materia oscura son pruebas astronómicas de escala galáctica en donde parece verse su influencia gravitatoria, pero la cosa parece que ha empezado a cambiar. (leer más…)

Especulan con que un ruido en un interferómetro para la detección de ondas gravitacionales sea debido a un efecto del principio holográfico que amplificaría la escala de Planck del espacio-tiempo.

Componente óptico del GEO600. Foto: Albert Einstein Institute Hannover.

Hace ya unos cincuenta años Wheeler propuso la existencia de la «espuma cuántica». Según él el espacio-tiempo a la escala de Planck debería de tener una textura de tal modo que las fronteras entre izquierda-derecha, arriba-abajo o pasado-futuro estarían desdibujadas. El espacio presentaría «montañas», «valles» e incluso agujeros de gusano cambiantes en el tiempo a esa escala del orden de 10^-35 m. Pero esta idea especulativa no ha producido modelos concretos y cuantitativos sobre este espacio-tiempo a esas escalas diminutas. La razón es que esta predicción proviene de la idea de juntar la Relatividad General, que explica la gravedad a través de la geometría del espacio-tiempo, con los principios de la Mecánica Cuántica, que trata los sistemas pequeños que son definidos por sus funciones de onda, y hasta ahora no contamos con una teoría cuántica de la gravedad válida y terminada que funcione. Contamos, eso sí con varios candidatos aún en desarrollo que pretenden hacerlo: gravedad cuántica de lazos, triangulación causal dinámica, e incluso la teoría de cuerdas entre otras aún más exóticas. (leer más…)

Esfuerzos teóricos y experimentales tratan de resolver el problema de la naturaleza de la materia oscura.

Ya hemos explicado en NeoFronteras la definición de materia oscura, así que no lo vamos a hacer de nuevo. Pero el problema de la naturaleza de esta materia sigue estando ahí.
Algunas de las teorías que intentan explicar la composición de la materia oscura mantienen que ésta está constituida por WIMPs, o partículas débilmente interactuantes en sus siglas en inglés, que son unas candidatas muy populares en la comunidad científica y a las cuales se les asigna una masa de 100 GeV.
En estas páginas ya hemos visto otras explicaciones, algunas de ellas bastante extrañas. Pudiera ser que la materia oscura no estuviera hecha de WIMPs. Algunos creen que puede que sea así. ¿Qué pasaría si la materia oscura estuviera hecha por otro tipo de partículas? Unos teóricos ya adelantan resultados sobre esto. (leer más…)

Usando un láser ultrapotente se ha conseguido una gran producción de partículas de antimateria. Esto permitirá estudiar mejor la física de la antimateria.

Hui Chen trabajando. Foto: LLNL.

Tome una muestra de oro del tamaño de una chincheta, aplíquese un potente haz láser y obtendrá 100.000 millones de partículas de antimateria. Ésta podría ser la receta para producir antimateria, en este caso positrones, que son las antipartículas del electrón. Es una receta muy sencilla, no se requiere un costosísimo acelerador de partículas ni nada similar. Basta «solamente» un láser de potencia extraordinaria para producirlas. Esta posibilidad, también, abre las puertas a nuevas maneras de entender fenómenos astrofísicos como los agujeros negros o los estallidos de rayos gamma. El estudio de la antimateria puede además ayudar a comprender mejor por qué en nuestro Universo está hecho principalmente de materia en lugar de antimateria. (leer más…)

Ciertos eventos estudiados en el acelerador del Fermilab parecen indicar que es posible la existencia de al menos una partícula no explicada mediante el modelo estándar de partículas.

Detector CDF. Foto: Fermilab.

El Fermilab con su viejo tevatrón parece haberse adelantado al LHC (que ahora no funciona debido a un fallo y a la parada técnica invernal) en resultados relativos a un mundo más allá del modelo estándar en la Física de Altas Energías. Algunos de los científicos implicados se arriesgan a especular sobre este tema, pero con cautela, en un par de artículos en ArXiv.
Cuando observaban con el detector CDF un tipo de evento producido en colisiones protón antiprotón en el que se creaba un par meson antimeson (de quarks fondo) con una vida de un picosegundo encontraron algo inesperado: se daba una producción anómalamente alta de pares muónicos. Además algunos de estos muones parecía que se creaban fuera del tubo del haz, no dejando tampoco traza en las capas internas del detector. Recodemos que los detectores (o experimentos) consisten en capas concéntricas de detectores especializados alrededor de la sección del anillo del acelerador por donde se fuerzan las colisiones de las partículas que son aceleradas. (leer más…)