Física de unpartículas

Una teoría especulativa que conjetura una forma de materia que no se puede explicar en términos de partículas.

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En física teórica , la física de partículas es una teoría especulativa que conjetura una forma de materia que no se puede explicar en términos de partículas usando el Modelo Estándar de física de partículas, porque sus componentes son invariantes en escala .

Howard Georgi propuso esta teoría en dos artículos de 2007, "Física de Unpartículas" ^[1] y "Otra cosa extraña sobre la Física de Unpartículas". ^[2] Sus artículos fueron seguidos por otros trabajos de otros investigadores sobre las propiedades y fenomenología de la física de no partículas y su impacto potencial en la física de partículas , astrofísica , cosmología , violación de CP , violación de sabor leptónico , desintegración de muones , oscilaciones de neutrinos y supersimetría .

Antecedentes

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Todas las partículas existen en estados que pueden caracterizarse por una determinada energía , momento y masa . En la mayor parte del modelo estándar de física de partículas, las partículas del mismo tipo no pueden existir en otro estado con todas estas propiedades escaladas hacia arriba o hacia abajo por un factor común: los electrones , por ejemplo, siempre tienen la misma masa independientemente de su energía o momento. Pero este no es siempre el caso: las partículas sin masa, como los fotones , pueden existir con sus propiedades escaladas por igual. Esta inmunidad a la escala se denomina "invariancia de escala".

La idea de las nopartículas proviene de la conjetura de que puede haber "cosas" que no necesariamente tienen masa cero pero que siguen siendo invariantes en la escala, con la misma física independientemente de un cambio de longitud (o equivalentemente de energía). Esta materia es diferente a las partículas y se describe como no partículas. La materia de las unpartículas es equivalente a partículas con un espectro de masa continuo. ^[3]

No se ha observado tal materia sin partículas, lo que sugiere que, si existe, debe acoplarse débilmente con la materia normal a energías observables. Desde que el equipo del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) anunció que comenzará a sondear una frontera de energía superior en 2009, algunos físicos teóricos han comenzado a considerar las propiedades de las partículas no particuladas y cómo pueden aparecer en los experimentos del LHC. Una de las grandes esperanzas del LHC es que pueda aportar algunos descubrimientos que nos ayuden a actualizar o reemplazar nuestra mejor descripción de las partículas que componen la materia y las fuerzas que las unen.

Propiedades

Las unpartículas tendrían propiedades en común con los neutrinos , que tienen una masa casi nula y, por lo tanto, son casi invariantes en escala . Los neutrinos apenas interactúan con la materia; la mayoría de las veces, los físicos pueden inferir su presencia solo calculando la energía "faltante" y el impulso después de una interacción. Al observar la misma interacción muchas veces, se construye una distribución de probabilidad que dice más específicamente cuántos y qué tipo de neutrinos están involucrados. Se acoplan muy débilmente a la materia ordinaria a bajas energías, y el efecto del acoplamiento aumenta a medida que aumenta la energía.

Se podría utilizar una técnica similar para buscar evidencia de no partículas. De acuerdo con la invariancia de escala, una distribución que contiene no partículas se volvería aparente porque se asemejaría a una distribución para un número fraccionario de partículas sin masa.

Este sector invariante de escala interactuaría muy débilmente con el resto del Modelo Estándar, haciendo posible observar evidencia de material sin partículas, si existe. La teoría de las unpartículas es una teoría de alta energía que contiene tanto los campos del modelo estándar como los campos de Banks-Zaks , que tienen un comportamiento invariante de escala en un punto infrarrojo. Los dos campos pueden interactuar a través de las interacciones de partículas ordinarias si la energía de la interacción es suficientemente alta.

Estas interacciones de partículas parecerían tener energía y momento "faltantes" que no serían detectados por el aparato experimental. Ciertas distribuciones distintas de energía faltante significarían la producción de materia sin partículas. Si no se observan tales firmas, se pueden establecer y refinar los límites del modelo.

Indicaciones experimentales

La física de las unpartículas se ha propuesto como una explicación de las anomalías en los materiales superconductores de cuprato, ^[4] donde la carga medida por ARPES parece exceder las predicciones del teorema de Luttinger para la cantidad de electrones. ^[5]

Referencias

1. Howard Georgi (2007). "Física de unpartículas". Cartas de revisión física . 98 (22): 221601. arXiv : hep-ph / 0703260 . Código Bibliográfico : 2007PhRvL..98v1601G . doi : 10.1103 / PhysRevLett.98.221601 . PMID  17677831 . S2CID  14734493 .
2. Howard Georgi (2007). "Otra cosa extraña sobre la física de unpartículas". Physics Letters B . 650 (4): 275–278. arXiv : 0704.2457 . Código Bibliográfico : 2007PhLB..650..275G . doi : 10.1016 / j.physletb.2007.05.037 . S2CID 17824418 . 
3. Nikolić, Hrvoje (10 de octubre de 2008). "Unpartícula como partícula con masa arbitraria". Modern Physics Letters A . 23 (31): 2645–2649. arXiv : 0801.4471 . Código Bibliográfico : 2008MPLA ... 23.2645N . doi : 10.1142 / S021773230802820X . ISSN 0217-7323 . S2CID 374948 .  
4. James PF LeBlanc, Adolfo G. Grushin, preimpresión de Arxiv: superconductividad mediada por unpartículas ; ver el blog de Arxiv, 'Unparticles' May Hold The Key To Superconductivity, Say Physicists (consultado el 8 de agosto de 2014)
5. "Los electrones no son suficientes: los superconductores de cuprato desafían las convenciones" . Consultado el 25 de marzo de 2013 .

Enlaces externos

• Zyga, Lisa. "El profesor propone la teoría de la física de unpartículas" . PhysOrg.com.
• Zyga, Lisa. "Los físicos construyen modelos de unpartículas guiados por Big Bang y supernovas" . PhysOrg.com.
• ?,?. "Teoría de la física extraña: cosas de unpartículas" . ScienceDaily.com.
• Siegfried, Tom. " La materia 'sin partículas' puede ser la materia que une la física" . whyfiles.org. Archivado desde el original el 12 de mayo de 2008 . Consultado el 29 de enero de 2008 .
• Feng, Jonathan. "Física de unpartículas" (PDF) . hep.ps.uci.edu.
• Cheung, Kingman; Wai-Yee Keung; Tzu-Chiang Yuan (2007). "Fenomenología del colisionador de la física de las unpartículas". Physical Review D . 76 (5): 055003. arXiv : 0706.3155 . Código Bibliográfico : 2007PhRvD..76e5003C . doi : 10.1103 / PhysRevD.76.055003 . S2CID  119612474 .