Archivo de la categoría: teoría cuántica de campos

El mecanismo de Higgs para estudiantes de bachillerato I

Mucho se ha hablado del mecanismo de Higgs para dotar de masa a las partículas. Pero cuando uno intenta acercarse a este tema se topa con dos dificultades básicas:

a)  El lenguaje y la notación que emplean los físicos en su quehacer diario.

b) La impresión de que todo lo relacionado con la física teórica de vanguardia tiene que ser terriblemente complicado desde el punto de vista matemático.

Sin embargo, soy de la opinión de que hay algunos temas, evidentemente no todos, que pueden ser explicados a nivel de instituto con las herramientas matemáticas del bachillerato.   Este ejercicio me parece interesante por varias razones, entre ellas está que el estudiante pierde el miedo a enfrentarse con conceptos físicos elevados y por otra parte porque puede ver en acción las cuestiones matemáticas que está estudiando.

En las dos siguientes entradas espero que cualquier profesor de física de bachillerato pueda encontrar un material interesante para echar un rato con sus estudiantes charlando y trabajando de verdad cuestiones relativas al bosón de Higgs y de su significado.  Que hable de simetrías, de roturas de simetrías y de generación de masas.  Lo más difícil desde el punto de vista técnico matemático será calcular unos mínimos de una función de una variable (que resultará ser polinómica).

El punto clave está en presentar el tema explicando la notación, perdiéndole el respeto y jugando con las fórmulas sin ningún tipo de complejo.

Espero que esta entrada sea del gusto de algún profesor y que, si así lo considera oportuno, la use en sus clases cuando guste.

Tengo que decir que yo no he dado clases a estos niveles así que sed benevolentes conmigo porque la intención es buena.

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Campos, partículas, mínimos, vacío, masa y Higgs

question-63916_640Debido a la entrada que publiqué ayer han surgido ciertas confusiones que me gustaría aclarar.  Son de agradecer los comentarios en la propia entrada, en Twitter y en menéame que puntualizaron algunos detalles que no estaban muy claros.

La entrada en cuestión es:

El bosón de Higgs, de la partícula de Dios al engendro de Satanás

En esta entrada voy a intentar explicar los siguientes conceptos:

1º  ¿Qué es la energía de un campo?

2º  ¿Cuando un campo salta de un mínimo de su energía a otro implica que lo hacen todas sus partículas asociadas a la vez?

3º  La relación entre el mínimo de energía del campo de Higgs y su masa.

El tema se dividirá en dos entradas independientes. Esta primera parte será descriptiva haciendo un tratamiento divulgativo puro, intentando puntualizar los detalles importantes para entender la entrada anterior.  La segunda parte, independiente de esta, será más formal, es decir, habrá fórmulas.  Pero no os preocupéis, si hemos superado las mates del instituto esta segunda entrada no tendrá mayor dificultad, solo hay que aprender a leer las ecuaciones chachis de la física de partículas. Por supuesto, las dos entradas serán independientes.

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El bosón de Higgs, de la partícula de Dios al engendro de Satanás

Tal vez quieras leer esta entrada, Campos, partículas, mínimos, masa y Higgs, antes de empezar (se solventan algunas cosas que es mejor tener claras desde un principio).

NOTA PARA LOS QUE NO VAN A LEER LA ENTRADA PERO VAN A COMENTAR EN MENEAME:

descargaYa sé, y lo he dicho aquí muchas veces, que lo de la “partícula de dios” es un mal nombre.  Pero no me digáis que el autor, el profesor Lederman, es un pobre que se dejó llevar por su editor que fue el que le puso el nombre en contra de su voluntad.  Principalmente porque Lederman ha escrito hace poco otro libro cuya portada está a la derecha. De nada.

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Hoy están saliendo nuevas noticias de un tema que lleva sonando por ahí algún tiempo.  El asunto en cuestión es el relacionado con que el Higgs, esa partícula tan buscada y al fin hallada, plantea problemas bastante peliagudos en relación a la existencia del universo y su persistente empeño por existir.

Antes de entrar en el meollo de la cuestión que hoy vamos a discutir permitidme unas palabras sobre el título de esta entrada:

El bosón de Higgs, de la partícula de Dios al engendro de Satanas

Este título no es más que un chiste, no hay ninguna connotación religiosa en lo que sigue. Es un título oportunista aprovechando el tema de que al bosón de Higgs se le ha denominado en los mentideros – La partícula de Dios – y ahora parece ser que dicha partícula podría generar el armagedón.  Pero todo lo que vamos a hablar aquí es puramente científico. Si buscas algo teológico, este no es el lugar adecuado.

Una vez dicho esto… Vayamos al lío.

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Cuántica y Garabatos II

Como decíamos ayer, los diagramas de Feynman nos sirven para calcular las probabilidades de procesos que nos llevan de una situación inicial a una situación final que involucran distintos campos/partículas cuánticas.

Hoy vamos a explicar cómo es eso de que los diagramas en sí mismos son un número tal que al tomar su cuadrado nos da la probabilidad de un proceso.

En entradas sucesivas iremos afinando los detalles y explicando la aplicación de las reglas que vamos a enumerar hoy a campos físicos de interés.

Esta entrada es la continuación de:  Cuántica y Garabatos I

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Cuántica y Garabatos I

feynman y yoHoy vamos a pasar un ratito hablando de dibujitos y teoría cuántica de campos. Hoy es un magnífico día para empezar a hablar de los diagramas de Feynman.

La teoría cuántica de campos (TCC) es un campo de la física en el que el formalismo matemático está presente en todas partes aunque no siempre de la mejor manera.  La propia existencia y coherencia matemática de la TCC es un problema matemático que no ha sido probado. Hay diversas formas de definir una teoría cuántica de campos, ninguna se puede considerar matemáticamente completa, o consistente, o coherente.  Sin embargo, da igual como definas la teoría que al final, en un determinado sector de la misma, acabas con que todo se reduce a unos simpáticos dibujitos, los diagramas del señor Feynman.

En esta entrada os quiero contar qué entiendo yo por diagramas de Feynman. Tal vez no sea la mejor manera de entender esos bichos, o no sea de vuestro gusto, o sea totalmente incoherente, tal vez incluso puede que sea errónea, pero es mi forma de pensar sobre estos interesantes garabatos de la física.

Iremos profundizando en el tema en una serie de entradas que se irán escribiendo a lo largo de esta semana.

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