Divulgación particulas indivisibles

[lion]

Dándole vueltas al funcionamiento y objetivos del acelerador de partículas me surge una duda, en el acelerador de partículas de Suiza de hacen colisionar hadrones y dichas colisiones dan como resultado otras partículas elementales mas pequeñas entre ellas es boson de higgs, mi duda es la siguiente , ¿cual seria el resultado de hacer colisionar dichas partículas resultantes de las colisiones unas con otras ?¿que ocurre si se hace colisionas un boson de higgs contra otro a velocidades cercanas a la velocidad de la luz?(entiendo que esto es necesariamente posible ya que 2 partículas iguales no pueden ocupar un mismo espacio del tamaño de dichas partículas en un mismo instante ) la colisión daría como resultado otras partícula mas pequeñas ? si fuese este el caso estas otras partículas resultantes se podrían hacer colisionar de nuevo dando como resultado partículas mas pequeñas y así sucesivamente asta el infinito lo que daría como resultado necesario que el universo es infinito y como al parecer eso no es posible entiendo que esas partículas no podrían dividirse en otras mas pequeñas ,entonces al colisionar estas partículas (boson de higgs por ejemplo)que ocurriría ,¿que dichas partículas se fusionaran dando como resultado una nueva partícula que sea igual a la suma de las 2 partículas que colisionaron ?lo que me lleva a pensar que se habría creado otro tipo de partícula y que siempre tendrá que ser igual a la suma de las 2 que colisionaron , ya que si no fuese igual a la suma de las 2 y se perdiese algo de la suma total de las 2 necetariamente se estaría dividiendo dichas partículas en otras mas pequeñas por lo que volveríamos a primer punto (universo infinito) que como se supone que no es posible entiendo que la colisión daría una suma perfecta de las 2 particulas colisionadas pero si este fuese el caso ¿que ocurriría si se colisionaran 2 de estas partículas dobles unas con otros ?el resultado seria que de nuevo aparecería las 4 partículas iniciales o que de nuevo se fusionarian en una partícula igual a la suma de las 2 partículas dobles (si fuese este el caso el resultado de repetir esto un numero infinito de veces daría como resultado unas super partícula que incluiría en si misma todas las demás partículas existentes , o un "big ban" ) otra posibilidad seria que tras la colisión una o ambas partículas desapareciesen pero dicho resultado nos lleva a pensar que si se repitiese esto un numero infinito de veces toda partícula existente acabaria desapareciendo y no quedaría ninguna o una si solo es una de las 2 las que desaparecen pero entiendo que dichas partículas no pueden desaparecer sin mas a no ser que aparezcan en otro universo paralelo u otra dimensión paralela a en la que se produce la colisión ,
en resumen : dichas particulas (pongo como ejemplo el boson de higgs pero el modelo se puede aplicar a cualkier particula resultante de las colisiones en un acelerador de particulas )tienen ke poder colisionar unas con otras
1. el resultado es otras particulas mas pequemas y como conclusion el universo es infinito
2. el resultado es una particula igual a la suma de las 2 particulas colisionadas es decir una nueva particula ke antes no esistia
3. el resultado es la desaparicion de una o ambas particulas lo ke nos lleva a ke todo podria desaparecer dando como resultado final 1 o ninguna particcula en el universo
la presunta final deveria ser ¿la vivision de particulas nos lleva asta una particula indivisible ? ¿como reacciona dicha particula indivisile cuando colisiona con otra particula igual ?
saludos y gracias

[Weip]

Re: particulas indivisibles

El problema es que creo que te estás imaginando las partículas como pelotas de tennis. Cuando dos partículas "chocan" (sería más correcto decir que interactúan, especificando el tipo de interacción) no se "dividen" o producen en otras más pequeñas (de hecho el tamaño da un poco igual), si no que se produce la interacción y la energía de una partícula sirve para producir otras. Y de todas formas habría un tope para volverse más pequeño, pues si fuese así las partículas tendrían que ser igual o más grandes que la longitud de Plank.
Lo de que dos partículas no pueden estar en el mismo sitio a la vez creo que te refieres al principio de exclusión de Pauli, pero recuerda que esta principio solo lo cumplen los fermiones, no los bosones. Una definición más formal es que dos fermiones no pueden tener el mismo estado cuántico.

Todo esto lo sé de divulgación y esas cosas (excepto lo de Pauli), así que haría falta que alguien con más conocimientos que yo corroborara lo que he dicho.

Espero haberte ayudado.

[pod]

Re: particulas indivisibles

Dándole vueltas al funcionamiento y objetivos del acelerador de partículas me surge una duda, en el acelerador de partículas de Suiza de hacen colisionar hadrones y dichas colisiones dan como resultado otras partículas elementales mas pequeñas entre ellas es boson de higgs, mi duda es la siguiente ,

"Partículas elementales" y "más pequeñas" son términos contradictorios. Las partículas elementales no están compuestas de nada "más pequeño". Son elementales y ya está. Das la impresión de que las partículas son como muñecas rusas, una dentro de otra. Eso no es así; las partículas elementales no tienen estructura interna.

En una colisión entre partículas lo que ocurre es que las partículas incidentes desaparecen y su energía (suma de su masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado y su energía cinética) se emplea para crear nuevas partículas. ¿Qué partículas? Pues hay muchas posibilidades, lo que podemos calcular es la probabilidad de que se cree determinado conjunto de partículas.

En las partículas salientes la energía también queda repartida en masa y energía cinética. Lo que se tiene que mantener es la suma. Eso quiere decir que, si las particulas incidentes tenían mucha enegería cinética, es posible que las partículas salientes tengan más masa que las incidentes. De hecho, esto es lo que pasa con el Higgs, es una partícula mucho más pesada que cualquier otra partícula elemental conocida, no obstante es posible (pero muy improbable, por eso hay que repetir muchos experimentos) que se forme al hacer colisionar hadrones muy acelerados.

¿cual seria el resultado de hacer colisionar dichas partículas resultantes de las colisiones unas con otras ?¿que ocurre si se hace colisionas un boson de higgs contra otro a velocidades cercanas a la velocidad de la luz?

En cualquier caso, el resultado de una colisión no es determinista. Como he dicho, podemos calcular la probabilidad relativa de cada posible suceso. Eso es así sea cuales sean las partículas que colisionan.

(entiendo que esto es necesariamente posible

Es, en principio, posible hacer colisionar bosones de Higgs. Pero a la práctica no es viable. Primero, porque son muy difíciles de producir (estrictamente hablando, aún no estamos seguros de que exista). Segundo, porque son de vida muy muy corta. Tercero, al ser neutros no pueden ser acelerados mediante métodos electromagnéticos (que son los únicos que conocemos).

ya que 2 partículas iguales no pueden ocupar un mismo espacio del tamaño de dichas partículas en un mismo instante )

En realidad, no hay ninguna ley física que diga eso. De hecho, cuánticamente la posición de las partículas no está bien definida. Las colisiones tienen cierta probabilidad de acaecer cuando la función de onda de ambas partículas tiene cierto solape.

Que dos cuerpos no puedan ocupar el mismo espacio al mismo tiempo es algo que observamos en el mundo macroscópico debido a la repulsión electrostática entre las últimas capas de electrones en las superfícies de los sólidos. Pero es algo que no se cumple para nada en el mundo microscópico.

la colisión daría como resultado otras partícula mas pequeñas ? si fuese este el caso estas otras partículas resultantes se podrían hacer colisionar de nuevo dando como resultado partículas mas pequeñas y así sucesivamente asta el infinito

Como ya he dicho, eso no es así. Todas las partículas son igual de elementales, no son unas más pequeñas que las otras.

Y, de hecho, las partículas más livianas son las que conocemos ya que son las estables (las partículas evolucionan a disminuir la energía, de forma que la partícula más ligera de cada tipo no puede decaer en otra más liviana), la investigación con aceleradores se centra en buscar cada vez partículas más masivas.

lo que daría como resultado necesario que el universo es infinito

El catálogo de partículas tiene poco que ver con la extensión del universo.

Lo de que dos partículas no pueden estar en el mismo sitio a la vez creo que te refieres al principio de exclusión de Pauli, pero recuerda que esta principio solo lo cumplen los fermiones, no los bosones. Una definición más formal es que dos fermiones no pueden tener el mismo estado cuántico.

Supongo que lo sabes y estás hablando divulgativamente, pero para asegurarnos: el principio de exclusión de Pauli no dice eso para nada. Lo que dice es que no pueden haber dos fermiones del mismo tipo en el mismo estado cuántico. Pero pueden haber dos estados cuánticos donde la parte espacial de la función de onda es idéntica, y por lo tanto a todos los efectos "ocupan el mismo espacio" (su nube de probabilidad es la misma). Por ejemplo, en el átomo de hidrógeno, puede haber dos electrones en el estado fundamental, uno con spin arriba y otro con spin abajo; ambos comparten la misma función de onda espacial.