Profesor propone una teoría de física sin partículas

Howard Georgi, físico de la Universidad de Harvard, ha publicado recientemente un artículo de la llamada física de las impartículas, que sugiere la existencia de un “material de impartículas” que no puede tenerse en cuenta para el modelo estándar. Apareciendo en una edición reciente de Physical Review Letters, el artículo dice que este material de impartículas sería muy distinto de cualquier cosa que hayamos visto antes.

Las impartículas, no partículas, pueden encajar en una teoría que tiene la propiedad de invarianza de escala continua, lo que es difícil de visualizar. Un fractal, como esta Curva de Koch, es un ejemplo de invarianza de escala discreta debido a que se ve igual si lo multiplicamos por un número fijo. Crédito: Benoit Mandelbrot, Fractals.

Georgi, un físico de gran renombre ampliamente conocido por se trabajo pionero en áreas como la supersimetría, cromodinámica cuántica, y teorías de la gran unificación, explica que la física de baja energía de invarianza de escala no trivial no puede ser descrita en términos de partículas. En esta investigación inicial de la idea, da un escenario cuantitativo de la producción de materia de impartículas, y predice cómo podría detectarse experimentalmente en el próximo Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más potente del mundo que se pondrá en funcionamiento a principios de 2008.

En la teoría de invarianza de escala — donde los objetos no cambian cuando sus cualidades dimensionales son multiplicadas por un parámetro de re-escala — el concepto de partículas no funciona debido a que la mayoría de partículas tiene una masa no cero determinada. En la mecánica cuántica, esto no es un problema dado que el modelo estándar no tiene invarianza de escala. Pero Georgi sugiere que podría haber un sector no descubierto del modelo estándar que es exactamente invariante en escala.

“Me he divertido mucho con esto”, dijo Georgi a PhysOrg.com. “Es un fenómeno que se ha comprendido matemáticamente durante mucho tiempo, en el sentido de que conocemos las teorías que tienen la peculiar propiedad de la invarianza de escala. Es difícil describir esto debido a que es totalmente distinto de lo que solemos usar. Para nosotros hay una gran diferencia entre si medimos masas en gramos o kilogramos. Pero en el mundo de la invarianza de escala, no hay ninguna diferencia”.

Georgi explica que los fotones, que son partículas de luz, tienen la propiedad de invarianza en escala debido a que tienen una masa de cero. Multiplicar todas las energías del fotón por un facto de mil haría que se viese exactamente igual.

“Teóricos inteligentes (como Ken Wilson) demostraron hace mucho que había unas locas posibilidades de no involucrar a partículas con masa cero, pero que aún tengan la propiedad de que las energías puedan multiplicarse por un factor dado para dar una teoría física equivalente”, dijo Georgi. “[Pero] esto es imposible si hay partículas con una masa no cero definida. Esto es por lo que llamo a este material ‘impartículas’”.

Este sector invariante en escala interaccionaría muy débilmente con el resto del modelo estándar, haciendo posible observar pruebas del material de impartículas, si existe. La teoría de las impartículas es una teoría de alta energía que contiene tanto los campos del modelo estándar como los campos “Banks-Zaks” (que son invariantes en escala en un punto infrarrojo). Los dos campos pueden interaccionar a través de las interacciones de las partículas comunes bajo la energía de una máquina o suficientemente grande o a una escala de masa lo bastante pequeña.

“Si toda la materia que es invariante en escala se acopla a toda la materia que no lo es de forma que se haga más y más débil conforme baja la energía, entonces podría ser que, a las energía que podemos comprobar hoy, no veamos en absoluto materia de impartículas”, explicó Georgi. “Podría haber un mundo de invarianza de escala separado y oculto del nuestro a bajas energías debido a que las interacciones con nosotros son muy débiles”.

Estas interacciones de partículas parecerían haber perdido distribuciones de energía y momento. Georgi ha calculado las peculiares distribuciones de pérdida de energía para el decaimiento de un quark “top”, lo que indicaría la producción de un material de impartículas.

“La pregunta más confusa de “¿A qué se parece una materia de impartícula?” es reemplazada por una cuestión más simple: ‘¿Cómo la materia de impartículas comienza a mostrarse conforme incrementamos la energía de los experimentos?’”, dijo.

Explicó que una buena forma de comprender la materia de impartículas es con los neutrinos. Los neutrinos tienen algunas propiedades en común con la materia de impartículas. Por ejemplo, los neutrinos apenas tienen masa y por tanto casi invariantes en escala. Se acoplan muy débilmente a la materia común a bajas energías, y el efecto del acoplamiento se incrementa con la energía.

“Muy a menudo, en un experimento de dispersión, podemos inferir la existencia de neutrinos aumentando la energía y momento de las partículas en colisión y restando el momento y energía de las partículas que podemos ver para obtener la energía y momento de los neutrinos “perdidas” (lo que sólo significa que no los vemos porque escapan a nuestros detectores sin interactuar)”, dijo. “Haciendo la dispersión muchas veces, podemos medir una probabilidad de distribución para el momento y energía perdidos. Y observando la distribución, podemos decir si hay uno, dos o más neutrinos perdidos en el proceso particular que estamos estudiando.

“Un resultado interesante de mi análisis es que tal distribución para un proceso que produce impartículas se vería como la distribución de un número racional de partículas sin masa”, añade. “Esto es extraño, pero se desprende muy sencillamente de la invarianza de escala de las impartículas. Este es el primer atisbo de respuesta a la pregunta de cómo empiezan a mostrarse las impartículas”.

Dado que las señales de la materia de impartículas sería muy distinta, los experimentos del LHC tienen el potencial para verificar inmediatamente la existencia de la materia de impartículas. Georgi dice que, en su opinión, la materia de impartículas sería un descubrimiento más destacado que la supersimetría o las dimensiones extra, ya que ambos sólo apuntan a nuevas partículas. La materia de impartículas, por su parte, sería un concepto completamente distinto.

“Tanto yo como un número de otros investigadores, no intentamos obligar a estas ideas”, dijo Georgi. “Ya han surgido otras extrañas propiedades de las impartículas. Espero que sean más. Es una gran diversión. Por supuesto, sería incluso más divertido si en realidad materia como ésta en el LHC. Pero incluso si no es así, creo que análisis como este son útiles porque nos sacuden de nuestros preconceptos que podrían provocar que nos perdamos parte importante de la física conforme crece la energía de nuestras máquinas”.


Cita: Georgi, Howard. “Unparticle Physics.” Physical Review Letters 98, 221601 (2007).
Autor: Lisa Zyga
Fecha Original: 11 de junio de 2007
Enlace Original

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Comments (4)

  1. [...] Proponen una teoría de física sin partículaswww.cienciakanija.com/2007/06/11/profesor-propone-una-teoria… por smowing hace pocos segundos [...]

  2. Vicente.

    Se han colado un par de “inpartículas”, con “n”, Y no se sabe qué es un número fraccional.
    El artículo es muy interesante. Kanijo, eres un currante.

  3. [...] es uno del número rápidamente creciente de físicos que han quedado intrigados por la sugerencia del profesor de la Universidad de Harvard, Howard Georgi, de principios de este año de que podría existir un nuevo tipo de sustancia que no puede [...]

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