¿porqué hay más materia que antimateria en el universo?

¿PORQUÉ HAY MUCHA MÁS MATERIA QUE ANTIMATERIA EN EL UNIVERSO?

Jorge Martínez OrtegaCinvestav/D0

Ooyala

miércoles, 7 de agosto de 13

PLAN DE LA PLÁTICA

• Introducción

• La Gran Explosión y Bariogénesis

• Símetrías, C, P, T, CP y CPT

•Violación de la simetría CP

• Experimentos de que pueden detectar la violación de simetría CP

•Resumen y conclusiones


INTRODUCCIÓN

• ¿Qué es la Gran Explosión (Big Bang)?

• ¿Qué es la antimateria?

• ¿Porqué debería haber la misma cantidad de materia que de antimateria?


LA GRAN EXPLOSIÓN


INTRODUCCIÓN





POSRITRÓN, APARICIÓN DE LA ANTIMATERIA

•En 1929 Paul Dirac postuló la existencia de la antimateria, fue descubierta en 1932 por Carl D. Anderson.

•La antimateria tiene aplicaciones en medicina. En el PET


INTRODUCCIÓN





EL MODELO ESTÁNDARD DE FÍSICA DE PARTÍCULAS

ELEMENTALES

• Se postula la existencia de 8 partículas elementales no descubiertas entonces.

• Todas fueron descubiertas en distintos experimentos, con el paso de los años.

• Explica prácticamente todos los fenómenos que involucran partículas, además de predecir otros.


IDEAS FUNDAMENTALES DEL MODELO ESTÁNDAR

•Todo es una onda, la matería y las interacciones se representan con ondas. (Es una teoría de campo cuántico)

•Todas las interacciones provienen de alguna simetría de la naturaleza. (Simetrías de Norma)

•Tales simetrías se “rompieron” en algún momento de la vida del universo.(Rompimiento espontáneo de la simetría)

• La masa de las partículas proviene de las interacciones de estas con el Bosón de Higgs.


TRANSFORMACIÓN DE PARIDAD, P

P x = -x

Si la transformación de Paridad es una simetría en la naturaleza, las leyes de la física serían las mismas antes y después de aplicar la transformación.


EJEMPLO DE UN PROCESO QUE VIOLA LA SIMETRÍA P

𝜃 - 𝜏 puzzle: El pión π+, tiene paridad P = -1

•𝜃: K+⟶ π+ + π0

• 𝜏: K+⟶ π+ + π+ + π-


CONJUGACIÓN DE CARGA, C

C 𝜓 = 𝜓c

C2 𝜓 = 𝜓

¿Las leyes de la física son las mismas si cambiamos las cargas de todas las partículas involucradas en cierto fenómeno?


EJEMPLO DE UN PROCESO QUE VIOLA LA SIMETRÍA C

✗✓


VIOLACIÓN DE SIMETRÍA CP

•Descubierta por primera vez en decaimientos de de kaones en 1964.


CONDICIONES DE SAKHAROV

•Violación del número barónico

•Violación de C y de CP

• Interacción fuera del equilibrio térmico


LA BÚSQUEDA DE VIOLACIÓN DE CP SE LLEVA A CABO EN DIVERSOS EXPERIMENTOS


EL DETECTOR DØ


TEVATRON

• Colisiones de 1.96 TeV,

• 2 millones de cruces por segundo.

• Descubrimiento del quark Top por parte de los experimentos CDF y DØ.

• Las necesidades de almacenamiento y análisis de dtos ayudaron al desarrollo del cómputo GRID

• Primer colisionador en usar magnetos superconductores.


CMS


EXPERIMENTOS DE NEUTRINOS


OTROS PROBLEMAS DE COSMOLOGÍA Y FÍSICA DE PARTÍCULAS


PREGUNTAS ABIERTAS

• ¿Porqué es la fuerza nuclear fuerte es simétrica ante la transformación de CP?

•Los fenómenos ya descubiertos con violación de simetría CP no son suficientes para explicar la abrumadora diferencia en abundancia de materia y anti-materia. ¿De donde proviene esta diferencia? ¿Hay física más allá del Modelo Estándard que contenga más fenómenso que violen la simetría CP?


CONCLUSIONES

•La búsqueda de Violación de Simetría CP es un campo activo en la física de partículas.

•Los fenómenos en los que se han encontrado no son suficientes para explicar la gran diferencia en abundancia de materia y antimateria.

•Existen muchos experimentos que están realizando búsquedas.


GRACIAS


OTROS PROBLEMAS ABIERTOS EN LA FÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS

• El bosón de Higgs encontrado es realmente el del Modelo Estándard?

• ¿Porqué nuestro universo sólo está hecho de materia?

• ¿Los neutrinos son su propia antipartícula?

• ¿La gravedad es distinta a las otras tres interacciones fundamentales?

• ¿Existen las “moléculas de mesones”?

• ¿Porqué no se ven cuarks libres?


EL ZOOLÓGICO DE PARTÍCULAS

• En 1936 se descubren los muones.

• En 1947 se descubren los piones.

• En 1947 se descubren los kaones.

• En la década de 1960 se conocían cientos de “partículas elementales”.


ANTIPROTÓN, CONFIRMACIÓN DE LA ANTIMATERIA

En 1955 se confirmó la

existencia del anti-protón.


¿CÓMO SE VE EL BOSÓN DE HIGGS?


NEUTRONES, ¿CÓMO SE MANETIENE UNIDO EL NÚCLEO ATÓMICO?

•En 1930 de descubrió el neutrón.

•Si el núcleo se compone sólo de partículas neutras y partículas con carga positiva, ¿cómo es que se mantiene unido, si las cargas eléctricas del mismo signo se repelen?


IMPACTO EN LA SOCIEDAD

•World Wide Web: en 1990 Tim Berners-Lee escribió una propuesta que terminaría convirtiéndose en el WWW.

•Computo Grid.

•Terapia contra el cáncer.

•Recursos humanos para distintas industrias.


CONCLUSIONES• La física de partículas y en general cualquier área de la ciencia es

interesante, y trae beneficios a la sociedad. Pero principalmente es divertida.

• La física de partículas ha traído grandes beneficios a la humanidad, lamentablemente en México no recibe el apoyo adecuado.

• La transferencia de tecnología desde la investigación científica no es el único beneficio de la ciencia, otro menos cuantificable pero probablemente mayor es la transferencia de recursos humanos a al industria.

•No se desilusionen de la ciencia si está plática fue aburrida.


QUE TENEMOS HASTA AHORA?

Partículas

• Electrones y muones, y sus neutrinos, y sus anti partículas (leptones).

• Protón, neutrón, y otras partículas pesadas, y sus antipartículas (bariones).

• Piones, kaones, y otras partículas que interactúan con protones y neutrones, de masa entre el pión y el neutrón (mesones).

Parecía no existir un formalismo unificado que ayudara a describir las interacciones del zoológico de partículas .

Procesos

• Interacción Debil: procesos que involucran neutrinos, electrones y/o muones. Involucran tiempos del órden de ~10-10s.

• Interacción Fuerte: procesos nucleares nunca involucran leptones, sólo bariones y mesones. Involucran tiempos del orden de ~10-23s.

• Procesos extraños: Involucran sólo mesones y bariones, pero con tiempos de ~10-10s.


¿porqué hay más materia que antimateria en el universo?

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