Temas de física de partículas

Desde los bloques más pequeños de la materia hasta las simetrías más profundas del universo — un recorrido de lo sencillo a lo complejo.

01 · Fundamentos

Partículas elementales

¿Qué es la materia en su nivel más básico? Los quarks, leptones y bosones son los bloques indivisibles con los que se construye todo, desde los átomos hasta las estrellas. Ningún microscopio del mundo tiene la resolución suficiente para verlos directamente.

Introducción

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02 · Fuerzas

Las cuatro fuerzas fundamentales

Gravedad, electromagnetismo, e interacción fuerte y débil — estas cuatro fuerzas gobiernan todo el universo. Cada una se transmite mediante sus propias partículas mediadoras y actúa en escalas completamente distintas.

Fundamentos

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03 · Modelo

El modelo estándar

La imagen más completa de la física que tenemos: 17 partículas, cuatro interacciones, una sola teoría. El modelo estándar describe con una precisión asombrosa casi todo — excepto la gravedad y la materia oscura.

Intermedio

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04 · Fenómenos

Efectos cuánticos

Experimento de doble rendija, efecto túnel, entrelazamiento, teletransportación — cuatro experimentos cuyos resultados contradicen toda intuición cotidiana y, aun así, son exactamente reproducibles. Permite alternar entre los distintos estados del experimento.

Intermedio

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05 · Teoría

Teoría cuántica de campos

Las partículas no son pequeñas bolas, sino excitaciones de campos cuantizados que impregnan todo el espacio. Un fotón es una vibración del campo electromagnético — presente en todas partes a la vez, hasta que se mide.

Avanzado

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06 · Simetría

Simetrías y leyes de conservación

El teorema de Emmy Noether vincula toda simetría continua con una magnitud conservada: invariancia temporal → conservación de la energía, traslación espacial → conservación del momento. La simetría es la razón más profunda detrás de las leyes de la naturaleza.

Avanzado

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07 · Fuerza fuerte

Confinamiento de quarks y QCD

Los quarks nunca existen solos — la fuerza fuerte entre ellos crece con la distancia, como una banda elástica. Si se intenta separar dos quarks, la energía almacenada crea de inmediato un nuevo par de quarks. La cromodinámica cuántica describe esta carga de color mediante ocho tipos de gluones.

Avanzado

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08 · Unificación

Unificación electrodébil

A energías muy altas, el electromagnetismo y la interacción débil se funden en una sola fuerza — la electrodébil. Weinberg, Salam y Glashow demostraron que γ, W± y Z son manifestaciones distintas de una misma teoría.

Complejo

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09 · Higgs

El mecanismo de Higgs

¿Por qué tienen masa las partículas? El campo de Higgs impregna todo el espacio y rompe espontáneamente la simetría electrodébil. Las partículas que interactúan con él adquieren así masa inercial. El bosón de Higgs es la excitación de este campo — detectado en el CERN en 2012.

Complejo

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10 · Límites

Más allá del modelo estándar

El modelo estándar no explica la materia oscura, la gravedad a nivel cuántico ni el predominio de la materia sobre la antimateria en el universo. La supersimetría, la teoría de cuerdas y las teorías de gran unificación buscan el siguiente nivel más profundo — hasta ahora sin confirmación experimental.

Vanguardia

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