Secundaria Partículas y superpartículas

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Hola a todos, tengo unas dudas sobre esta imagen:

Ahora las dudas:

1-¿Qué partíclas son las h, A, H0 y H+-? Imagino que las haches son de Higgs, pero hay demasiadas (tengo entendido que solo hay un Higgs en el modelo estándar).
2-¿Qué partícula es la G? Porque imagino que el gravitón será la g.
3-¿Qué superpartículas son las diversas x de la parte superior? ¿Y las x de la fila superior al gravitino?
4-¿Y qué superpartícula es la G (abajo, en lila)?
5-¿Los colorines para qué sirven? Tipos de partículas creo que no, porque si no no habrían bosones en el modelo supersimétrico.
6-Hay cubos más grandes y más pequeños. ¿Por qué? ¿Simbolizan de alguna manera la masa?

Finalmente, ¿el electrón no se simboliza con un menos (e-) para distingirlo del positrón (e+)?

Lo único que se me ocurre son diversas variantes del Higgs, del gravitón y otras (porque las x y la A no tengo ni idea). ¿Las x podrían ser bosones de Higgs (Higgsinos)? Una vez oí que habían 4 o 5 Higgs en el modelo de superpartículas.

PD: ¿El Higgs anunciado en julio tiene carga eléctrica? ¿Qué fuerzas surten efecto en él?

Gracias por adelantado.

[arivasm]

Re: Partículas y superpartículas

Quizá esta página pueda ser útil: http://profmattstrassler.com/article...ry-what-is-it/

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Re: Partículas y superpartículas

1-¿Qué partíclas son las h, A, H0 y H+-? Imagino que las haches son de Higgs, pero hay demasiadas (tengo entendido que solo hay un Higgs en el modelo estándar).

h y H0 son higgs. Si uno desea extender el modelo estándar para contener supersimetría, es necesario introducir dos higgs (más sus super-partículas compañeras).

Las H+ y H- se llaman winos. Están relacionadas con las W+/W-

2-¿Qué partícula es la G? Porque imagino que el gravitón será la g.

g suele ser el gluón. G es el gravitón.

3-¿Qué superpartículas son las diversas x de la parte superior? ¿Y las x de la fila superior al gravitino?

No son x, es la letra griega chi.

Se llaman neutralinos.

4-¿Y qué superpartícula es la G (abajo, en lila)?

El gravitino.

5-¿Los colorines para qué sirven? Tipos de partículas creo que no, porque si no no habrían bosones en el modelo supersimétrico.

Parece que azul es spin 0, rojo spin 1/2, verde spin 1, amarillo spin 2 y lila spin 3/2.

6-Hay cubos más grandes y más pequeños. ¿Por qué? ¿Simbolizan de alguna manera la masa?

Creo que es simplemente para que quepa el nombre. Si el tamaño representa la masa, ¿cómo pintarias las de masa 0?

Finalmente, ¿el electrón no se simboliza con un menos (e-) para distingirlo del positrón (e+)?

Sí. No obstante, aquí no representan las anti-partículas. Todas las partículas (menos las de spin 0) aquí representadas tienen la antipartícula correspondiente.

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Re: Partículas y superpartículas

Gracias por las respuetas. Entonces, según el artículo que ha puesto avirasm, ¿la A es de zino? pensaba que a la izquierda era el modelo estándar normal (más el gravitón) y el de la derecha el modelo supersimétrico. El artículo también dice que uno de los dos Higgs no tiene masa. ¿Cual es el que se ha descubierto recientemente (el que tiene masa)? Si uno no tiene masa, en teoría no sería muy difícil encontrarlo en el LHC. ¿A qué energías ha de llegar el LHC para detectar el otro Higgs? ¿y cual sería en teoría la primera superpartícula que debería detectar este acelerador y a qué energía?

Entonces hay 6 neutralinos. ¿Como se llaman cada uno? Supongo que cada uno será un neutralino de un tipo concreto, estilo los quarks. ¿Qué tipo de superpartículas son los neutralinos? ¿El fotino entraría en ese grupo? (no veo al fotino y por el nombre se supone que son bosones, aunque el fotino creo que es un fermión, confimarme esto último por favor).

Por último, cuando por ejemplo se dice que el fotón es su propia antipartícula, ¿es que un fotón se puede aniquilar con cualquier otro fotón o que el fotón y el antifotón son indistinguibles? ¿Es decir, el antifotón existe (sé que está mal dicho) o el fotón es una partícula y una antipartícula?

PD: Una duda que me se me acaba de ocurrir: ¿el modelo estándar supersimétrico entraría en los dominios de la física de partículas? Es que oigo muchas veces que incluye solo el modelo estándar. ¿La teoría cuántica de campos, la de cuerdas, la M, la gravedad cuántica de bucles, etc entrarían también en la física de partículas?

Gracias a los dos.

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Re: Partículas y superpartículas

Gracias por las respuetas. Entonces, según el artículo que ha puesto avirasm, ¿la A es de zino? pensaba que a la izquierda era el modelo estándar normal (más el gravitón) y el de la derecha el modelo supersimétrico.

No se puede construir un modelo supersimétrico en base al modelo estándar. Hace falta extenderlo (añadiendo el segundo Higgs, y los compañeros de los W y Z, los winos y el zino; por ejemplo). Lo que el diagrama pinta no es el modelo estándard, sino la extensión mínima para incluir SUSY.

El artículo también dice que uno de los dos Higgs no tiene masa. ¿Cual es el que se ha descubierto recientemente (el que tiene masa)? Si uno no tiene masa, en teoría no sería muy difícil encontrarlo en el LHC. ¿A qué energías ha de llegar el LHC para detectar el otro Higgs? ¿y cual sería en teoría la primera superpartícula que debería detectar este acelerador y a qué energía?

No están muy seguros de que lo que hayan descubierto sea el Higgs, pero sí están bastante seguros de que tiene masa (y bastante).

La partícula supersimétrica más ligera (y por tanto, la más estable y fácil de detectar) depende mucho del modelo concreto que se utilice. Normalmente se trata de alguno de los neutralinos, o alguna combinación lineal de ellos.

Entonces hay 6 neutralinos.

Cuatro.

¿Como se llaman cada uno?

1, 2, 3 y 4.

Supongo que cada uno será un neutralino de un tipo concreto, estilo los quarks. ¿Qué tipo de superpartículas son los neutralinos?

Son las super-partículas partículas asociadas con el "grupo" de los higgs. En el diagrama lo ves claramente, cada partícula está al lado de su super partícula asociada. El multiplete h, A, H y H${}^\pm$ corresponde a los cuatro neutralinos.

No tienen nada que ver con los quarks.

¿El fotino entraría en ese grupo? (no veo al fotino y por el nombre se supone que son bosones, aunque el fotino creo que es un fermión, confimarme esto último por favor).

No. El fotón pertenece al multiplete de la gamma, W, Z y gluón, que se corresponden con los gauginos (las chi con signos positivos y negativos que están a su lado). A su vez, se pueden formar combinaciones lineales de los gauginos para obtener los fotinos y las superpartículas correspondientes a los W y Z.

Por último, cuando por ejemplo se dice que el fotón es su propia antipartícula, ¿es que un fotón se puede aniquilar con cualquier otro fotón o que el fotón y el antifotón son indistinguibles? ¿Es decir, el antifotón existe (sé que está mal dicho) o el fotón es una partícula y una antipartícula?

El fotón es una partícula totalmente neutra (en todas las "cargas"), no sólo la eléctrica. Por lo tanto, si le cambiamos el signo (que es lo que significa "ser antipartícula") nos quedamos igual. Un "antifotón" es lo mismo que un "fotón".

Por otra parte, no es cierto lo que se dice que una partícula y su anti-particula se aniquilan automáticamente. Todo proceso cuántico posible se descompone siempre en una serie de interacciones entre partículas fundamentales, y las interacciones posibles están bien definidas (en el lagrangiano). En primer lugar, dos partículas no pueden aniquilarse para dar "la nada", eso violaría la conservación de la energía y el momento. Tendrían que producir otro par de partículas (o más). Pero como los fotones son las partículas más livianas (menos masa que cero, imposible), es muy poco improbable que dos fotones se aniquilen para dar un par electrón-positrón (aunque lo contrario si es muy probable).

PD: Una duda que me se me acaba de ocurrir: ¿el modelo estándar supersimétrico entraría en los dominios de la física de partículas? Es que oigo muchas veces que incluye solo el modelo estándar. ¿La teoría cuántica de campos, la de cuerdas, la M, la gravedad cuántica de bucles, etc entrarían también en la física de partículas?

Cuestión de nombres. Cada maestrillo con su librillo.

En cuanto a la clasificación en el foro se refiere, prefiero tenerlo en Física avanzada porque se trata de temas aún en investgiación, no de conocimiento consolidado.

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Re: Partículas y superpartículas

He dicho que eran 6 neutralinos porque pensé que te referías a todas las chis. Entonces son los de arriba del todo.

Lo de los "grupos" del Higgs no lo acabo de entender. ¿De qué partícula es superpartícula los neutralinos? (aunque supongo que esto no va por parejas).
Con lo de los quarks me refería al up, down... suponía que se llamarían pues neutralino no sé qué y así (como los neutrino hay neutrino electrónico, muónico y tauónico (o del electrón del muón y del tau como prefiero llamarlos)).

¿Entonces los fotinos son una combinación lineal de esos chis? Creo que no lo entiendo, necesito reflexionar...

¿Entonces, hay fotones y antifotones en este universo? (aunque sean indistingibles).
Además de tu explicación, para la aniquilación de una partícula y una antipartícula también se tiene en cuenta la probabilidad de interaccionar y esas cosas, ¿no??

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Re: Partículas y superpartículas

Lo de los "grupos" del Higgs no lo acabo de entender. ¿De qué partícula es superpartícula los neutralinos? (aunque supongo que esto no va por parejas).

Va por parejas... y no va por parejas... Cada partícula debe tener una super-partícula.

De eso no hay escapatoria. Ahora bien, las partículas en este contexto son "estados de la teoría". Los estados son como vectores, pueden sumarse y restarse y te siguen dando un estado que sigue perteneciendo a la teoría. Es decir, una combinación lineal de partículas sigue siendo una partícula.

En el grupo del Higgs, por así llamarlo, hay cuatro partículas, podemos llamarlas (nombre inventado por mi): h1, h2, h3, h4. Las superpartículas de estas son los cuatro neutralinos. Ahora bien, normalmente nos interesa hacer una "mezcla" de estas cuatro partículas para obtener las que estamos acostumbrados, y nos quedamos con la fila de arriba a la izquierda: h, A, H0, H$\pm$. Esta combinación no nos interesa hacerla con los neutralinos (a veces se hacen otras combinaciones, en particular para la encontrar partícula más ligera que suele llamarse centralino).

Se que suena un poco raro, pero de momento puedes quedarte con que los neutralinos son las super-partículas de las h, A, H0 y H$\pm$, sólo que "mezcladas".

Con lo de los quarks me refería al up, down... suponía que se llamarían pues neutralino no sé qué y así (como los neutrino hay neutrino electrónico, muónico y tauónico (o del electrón del muón y del tau como prefiero llamarlos)).

Nunca he visto otro nombre para los neutralinos a parte del número.

¿Entonces, hay fotones y antifotones en este universo? (aunque sean indistingibles).

Si son indistinguibles, son lo mismo. Si no podemos hacer ningún experimento que los diferencie, el método científico nos dice que debemos tratarlo como lo mismo.

Ejemplo matemático: cada número entero tiene otro número "opuesto" tal que suman cero. ¿Cuál es el número opuesto del cero? Pues el propio 0. ¿Es el -0 diferente al 0 en algún sentido?

Otro ejemplo matemático (si has dado complejos). ¿Cuál es el complejo conjugado a un número real?

Además de tu explicación, para la aniquilación de una partícula y una antipartícula también se tiene en cuenta la probabilidad de interaccionar y esas cosas, ¿no??

Correcto. Cada proceso lleva asociada una probabilidad.

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Re: Partículas y superpartículas

Entonces, ¿los neutralinos tienen existencia física o son simples artilugios matemáticos para, al hacer la combinación lineal, diera por ejemplo un fotino? Por lo que he entendido, serían como una descripción de una superpartícula por componentes (siendo una componente un neutralino, igual para el grupo del Higgs). ¿Es correcto? ¿Esto de las combinaciones también se puede aplicar a partículas y antipartículas?

Ahora ya entiendo lo del fotón y el antifotón, son la misma partícula y no se puede realizar experimentos que las diferencia por esto mismo.

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Re: Partículas y superpartículas

diera por ejemplo un fotino?

No te confundas, el fotino tiene que ver con los gauginos (que son las chis de abajo, las que tienen signo positivo/negativo), no con los neutralinos. Lógicamente, el fotino tiene que estar en la fila de las super-partículas del multiplete de las partículas gauge (que es donde está el fotón).

Entonces, ¿los neutralinos tienen existencia física o son simples artilugios matemáticos para, al hacer la combinación lineal,

(...)

Por lo que he entendido, serían como una descripción de una superpartícula por componentes (siendo una componente un neutralino, igual para el grupo del Higgs). ¿Es correcto? ¿Esto de las combinaciones también se puede aplicar a partículas y antipartículas?.

Si super-simetría resultara ser real (no hay pruebas experimentales de ello hoy en día), tendrían existencia física.

Todo esto de las combinaciones lineales de partícuals suena muy raro, pero en realidad ya existe en el modelo estándar normal sin super-simetría. Sin ir más lejos, en el caso de los neutrinos. Supongo que habrás oído hablar de las oscilaciones de los neutrinos, tiene que ver con esto.

Como sabemos, hay tres neutrinos, uno asociado con cada leptón. Ahora bien, resulta que el estado "neutrino electrónico", por ejemplo, no es un estado propio del hamiltoniano. Lo cual probablemente no te diga nada a ti, si no sabes qué significa "estado propio" y "hamiltoniano" De forma muy resumida, si un sistema cuántico está en un estado propio del hamiltoniano, entonces nunca saldrá de ese estado por si solo. Por ejemplo, los estados de energía de un electrón en un átomo son propios del hamiltoniano, y por lo tanto un electrón nunca se mueve de su estado por si solo (tiene que emitir/absorber un fotón para cambiar de estado).

Por contra, se puede demostrar que si un estado NO es propio del hamiltoniano, entonces siempre se puede escribir como una combinación lineal de dos (o más, incluso infinitos) estados que sí son propios. Los coeficientes de esa combinación lineal cambian con el tiempo según la ecuación de Schödinger.

Volviendo a los neutrinos, como el estado "neutrino electrónico" (igual que los otros dos) no es propio del hamiltoniano, entonces podemos escribirlo como una suma de otros tres estados (podemos llamarlos "neutrinos propios" para diferenciarlos de los "neutrinos leptónicos"). Si empezamos con un neutrino electrónico, los coeficientes de la combinación son unos; pero como hemos dicho, van evolucionando en el tiempo según la ecuación de Schödinger, y por lo tanto al cabo de un rato a lo mejor tenemos la combinación lineal del neutrino muónico.

Todo este rollo para decir que esto de las combinaciones lineales, aunque suene muy raro, es algo habitual en cuántica, y ya hay casos comprobados experimentalmente. El caso de los neutralinos, y otros multipletes, no es muy diferente.

[arivasm]

Re: Partículas y superpartículas

Perdonadme que me meta en medio para preguntar sobre las oscilaciones de los neutrinos, que tan bien ha descrito pod (creo que entiendo su explicación, que es esencialmente coincidente con la que nos dio en el CERN Álvaro de Rújula*). Entiendo que los neutrinos del modelo estándar (electrónico, muónico y tauónico) sean estados mezcla de otros propios; creo que también entiendo que los procesos (¿típicos?) que emiten neutrinos (por ejemplo una desintegración beta) generen inicialmente uno de los tres neutrinos leptónicos, que irá oscilando al igual que sucede con cualquier función que no sea propia del hamiltoniano.

Mi pregunta es, entonces, ¿podría existir algún proceso físico que diese lugar a alguno de esos "neutrinos propios" no oscilantes?.

Saludos, amigos!

*PD: Una de las cosas interesantes que creo recordar de su explicación fue por qué oscilan los neutrinos y no se aprecian oscilaciones en las demás partículas (por ejemplo, los leptones cargados). Si no recuerdo mal, la clave estaba en la masa.

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Re: Partículas y superpartículas

Gracias pod. Por ahora no tengo más preguntas sobre esto, me guardo tu última respuesta para algun día entenderla mejor (eso sí tengo la idea).
También tengo curiosidad por lo que dice avirasm de las oscilaciones de neutrinos, buscaré información a ver.

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Re: Partículas y superpartículas

Mi pregunta es, entonces, ¿podría existir algún proceso físico que diese lugar a alguno de esos "neutrinos propios" no oscilantes?.

No soy ni de lejos un experto en modelo estándar, pero yo diría que no. Todos los términos de interacción del neutrino en el lagrangiano corresponden a la interacción débil, y ahí entran los estados propios de sabor leptónico.

*PD: Una de las cosas interesantes que creo recordar de su explicación fue por qué oscilan los neutrinos y no se aprecian oscilaciones en las demás partículas (por ejemplo, los leptones cargados). Si no recuerdo mal, la clave estaba en la masa.

Claro, la masa es el valor propio del hamiltoniano. Sólo los estadios propios del H tienen masa bien definida.

Por ahora no tengo más preguntas sobre esto

¡No me lo puedo creer!

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Re: Partículas y superpartículas

¡No me lo puedo creer!

Hombre sí tengo más dudas pero la respuesta no la entenderé, prefiero guardarme tu última respuesta y una vez sepa que es un hamiltoniano (lo intuyo pero de esas matemáticas no sé nada) pues ya me volveré a pasar por aquí.

De todas formas necesito reflexionar tan complicadas respuestas, puede que este fin de semana o la semana que viene postee más dudas en este mismo hilo.

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Re: Partículas y superpartículas

Hombre sí tengo más dudas pero la respuesta no la entenderé, prefiero guardarme tu última respuesta y una vez sepa que es un hamiltoniano (lo intuyo pero de esas matemáticas no sé nada) pues ya me volveré a pasar por aquí.

De todas formas necesito reflexionar tan complicadas respuestas, puede que este fin de semana o la semana que viene postee más dudas en este mismo hilo.

El foro por donde empezar a saber lo que es un hamiltoniano es este: http://forum.lawebdefisica.com/forum...a-te%C3%B3rica

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Re: Partículas y superpartículas

El foro por donde empezar a saber lo que es un hamiltoniano es este: http://forum.lawebdefisica.com/forum...a-te%C3%B3rica

Miraré a ver los temas, pero creo que no tengo las matemáticas suficientes. Yo lo único que creo que sé es que los diferenciales se indican con la letra (o símbolo o sonido, no sé que es) $\partial$. O a lo mejor me confundo con un lagrangiano, que tampoco sé la diferencia xD.