Divulgación Violación de la paridad en la interacción débil

[Alriga]

¿Podemos comunicar a un extraterrestre que no observa ningún objeto que nosotros también podamos ver cuál es la izquierda y cuál es la derecha? La respuesta es que, sorprendentemente, desde 1956 sí sabemos hacerlo.

Antes de 1956 no podíamos hacerlo (creíamos que era imposible) porque no sabíamos que en la interacción nuclear débil no se conserva la paridad. Gracias al experimento de Wu, (es una gran vergüenza para el mundo de la Física que a madame Wu no se le concediese nunca el Premio Nobel), que demostró la violación de la paridad en las interacciones débiles, ahora sabemos cómo hacerlo.

Gracias a ello, (lo explico muy resumido y simplificado): ahora podríamos explicarle sin ambigüedad a un extraterrestre que preparase un experimento de desintegración de Cobalto-60, que observase por qué lado del dispositivo se emitían más electrones y decirle que ese es el lado izquierdo del dispositivo.

La primera vez que leí sobre ésto (en 1977 cuando yo era joven), fue en el famoso libro de Isaac Asimov El electrón es zurdo y otros ensayos científicos, libro que recomiendo.

Saludos.

[Richard R Richard]

Re: La mano izquierda

no observa ningún objeto que nosotros también podemos ver,

Intuyo quisiste decir "no observa ningún objeto que nosotros también no podemos ver" , siempre completo y sumamente ilustrativo, y por demás científico, un saludo y gracias

[Alriga]

Re: Violación de la paridad en la interacción débil

Intuyo quisiste decir "no observa ningún objeto que nosotros también no podemos ver" ...

Lo que quiero decir, perdona, posiblemente no me he explicado bien, es que la gracia del asunto es que el extraterrestre y nosotros no veamos simultáneamente objetos desde la misma perspectiva.

Por ejemplo si sabemos que el extraterrestre está en la misma galaxia que nosotros, yo que sé, porque las comunicaciones de ida y vuelta a la velocidad de la luz tardan 30 años, entonces es muy fácil decirle: Mira la galaxia espiral más cercana a nosotros que yo llamo Andrómeda y la segunda galaxia espiral más cercana, que yo llamo Triángulo. Entonces le digo que Triángulo está a la izquierda de Andrómeda y asunto solucionado. (Ver post#6 de Jaime Rudas)

Saludos.

[Richard R Richard]

Re: Violación de la paridad en la interacción débil

Para volverle a dar un contexto al hilo...
En un espacio euclidiano vacío colocamos un único segmento y designamos sus extremos con las letras A y B,
Si colocamos dos observadores ,"que no se pueden ver" sobre el plano de puntos con simetría, (el que contiene a la bisectriz) , no habría forma de explicarle uno al otro "Si A esta a la derecha de B" o viceversa.
Pero claro con que el segmento este compuesto por un solo electrón o solo un átomo es posible que si se pongan de acuerdo?

[carroza]

Re: Violación de la paridad en la interacción débil

Hola.

Lo del tema de paridad no es tan simple como izquierda vs derecha. Tiene que ver con la diferencia entre vectores polares (como posición, velocidad, aceleración, campo eléctrico), frente a los vectores axiales (momento angular, espín, campo magnético).

La dirección de los vectores axiales depende de cómo se elijan las tres direcciones del espacio, o sea, los vectores unitarios x, y y z. Eso puede hacerse (nosotros lo hacemos) siguiendo la mano izquierda (x el pulgar, y el corazon y z el indice), pero los extraterrestres podrian tener un criterio diferente, el de la mano derecha, y eso llevaria a que todos sus vectores axiales (campo magnético incluido) tendrían direcciones opuestos a los nuestros..

El experimento de Wu (coincido con que mereció el Nobel) indica que los electrones en el decaimiento de 60Co salen principalmente en el sentido del campo magnético. Si un extraterrestre hace el mismo experimento, y encuentra que los electrones salen principalmente en la dirección opuesta al campo magnético, es que usa otro criterio para definir los vectores unitarios.

Un saludo

[Jaime Rudas]

Re: Violación de la paridad en la interacción débil

Mira la galaxia espiral más cercana a nosotros que yo llamo Andrómeda y la segunda galaxia espiral más cercana, que yo llamo Triángulo. Entonces le digo que Triángulo está a la izquierda de Andrómeda y asunto solucionado.

Mmm..., no tan rápido, vaquero: ¿qué pasa si tú ves esto...



...y él ve esto?:



Saludos.

[Alriga]

Re: Violación de la paridad en la interacción débil

Mmm..., no tan rápido, vaquero: ¿qué pasa si tú ves esto...

[ATTACH=CONFIG]13819[/ATTACH]

...y él ve esto?:

[ATTACH=CONFIG]13820[/ATTACH]

Saludos.

¡¡¡ Muy bien Jaime !!! Esperaba que alguien postease esto desde 1 minuto después de acabar yo de publicar mi post, cuando me di cuenta de que el ejemplo que había puesto era malo, (el ejemplo que puse se rebate con tu dibujo)

Me compliqué la vida, en realidad es más sencillo, si ambos vemos la galaxia M33 de Triangulum es igual que uno la vea así:



O que la vea así:



Simplemente hay que decirle al extraterrestre: observa el sentido de giro de la galaxia, a ese sentido de giro le llamamos "sentido horario" A partir de un sentido de giro se puede explicar cual es la izquierda y cual la derecha.

Saludos.

[Jaime Rudas]

Re: Violación de la paridad en la interacción débil

Simplemente hay que decirle al extraterrestre: observa el sentido de giro de la galaxia, a ese sentido de giro le llamamos "sentido horario" A partir de un sentido de giro se puede explicar cual es la izquierda y cual la derecha.

Así es. Yo lo había pensado involucrando una tercera galaxia: si vas de A a B, C estará a la derecha.

[Richard R Richard]

Re: Violación de la paridad en la interacción débil

Hola, creo que también hay que enseñar cómo mirar el experimento de Wu, me refiero a que no solo hay dos formas de ver esas galaxias, en vez de andromeda S y en vez de triángulo Z



El experimento de Wu te determina la izquierda según estés parado en el piso.... pues aquí caminamos así, es decir es necesario indicar la posición relativa de los ojos en relación al aparato de Wu o con respecto a su planeta, si es que viven en uno.



Ubicado y observado del modo correcto , puedes saber cómo está observando el ET a las dos galaxias, y si el está ubicado en esta misma galaxia o no, con dos sencillas preguntas en relación a la forma y la orientación de la forma.

Si he entendido bien el croquis del aparato, al observar el aparato de Wu colgando pies arriba del techo de la habitación, verás salir los electrones por la derecha del aparato...sea a favor o en contra del campo magnético. Por eso digo que hay que explicar cómo mirar también....

[carroza]

Re: Violación de la paridad en la interacción débil

Hola.

Hay una sutileza, tremendamente importante, en el tema de la paridad, y en el experimento de Wu que manifiesta su violación.

Las transformaciones de inversión espacial relevantes para esta discusión son aquellas que no pueden obtenerse por una rotación. Todas las imagenes de Richard se obtienen, unas de otras, mediante rotaciones de 180 grados en torno a algun eje. La invariancia de la naturaleza frente a rotaciones es algo muy bien establecido, por lo que ni Wu, ni nadie, las cuestiona. Asi que, en el esquema que se presenta (por cierto, quien es Ms Wo?), si que saldrian los electrones hacia la derecha en el dibujo inferior.

En dos dimensiones, la inversión (x a -x, y a -y), puede obtenerse mediante una rotación de 180 grados. En tres dimensiones (x a -x, y a -y, z a -z), esto no es posible. Wu mostro que que las leyes de la fisica, invariantes frente a cualquier rotación, no lo son frente a inversión.

Eso se describe coloquialmente hablando de la mano derecha, y de la mano izquierda, que no pueden convertirse una en otra por ninguna rotación (si por inversión). Asi que lo que mostró Wu no es que el "lado" derecho no sea equivalente al "lado" izquierdo, sino que el triedro de tres direcciones mostrado por la mano derecha no es equivalente al triedro mostrado por la mano izquierda.

Un saludo

[Richard R Richard]

Re: Violación de la paridad en la interacción débil

Ms Wo ...Who? Ms Wu quise decir Corregido ...y gracias por la explicación.

[Alriga]

Re: Violación de la paridad en la interacción débil

Voy a intentar comunicar al extraterrestre cual es el triedro de ejes x y z que nosotros consideramos definido positivo. Entiendo que se podría empezar así, definiendo primero lo que para nosotros son los sentidos positivos de los ejes z, x sin ambigüedad:

1. Sitúate en la superficie de una esfera y marca un punto O en su superficie. La recta que pasa por el centro C de la esfera y por el punto O le llamamos eje z. El punto O será el origen de coordenadas. Llamamos semieje positivo del eje z al que parte de O y va en sentido contrario a C

2. Traza una recta perpendicular al eje z que pase por O. Elije un punto cualquiera P (distinto de O) de esta nueva recta, a la que llamamos eje x. Llamamos semieje positivo del eje x al que parte de O y va hacia P

3. Traza la única recta posible que pasa por O y que es perpendicular tanto al eje x como al eje z. A esa recta le llamamos eje y.

4. Sitúate en el punto P y mira hacia O. Los humanos decimos que una de las semirectas del eje y que parte de O se llama “izquierda” y la otra semirrecta se llama “derecha”

Hasta aquí solo he usado Geometría, ni siquiera Física. Y a partir de aquí empiezan los problemas si queremos continuar. El extraterrestre y yo no vemos ningún objeto físico común. (Si ambos estuviésemos viendo un mismo objeto asimétrico, como por ejemplo la galaxia M33 desde el mismo lado porque ambos vivimos en la Vía Láctea, es trivial explicarle cuál es el lado derecho y cuál es el lado izquierdo del eje y)

Podemos intentar comunicarle al extraterrestre que realice un experimento de Física que determine cuál es el lado que nosotros llamamos izquierdo, pero resulta que ello es imposible si solo utilizamos interacciones gravitatorias o/y electromagnéticas, debido a la simetría especular de estas dos interacciones.

Y aquí es donde entiendo que aparece la “magia” del Experimento de Wu. Es posible darle instrucciones al extraterrestre para que él se sitúe en P y disponga el aparato experimental, de acuerdo con las definiciones previas que ya hemos dado de cuáles son las direcciones positivas de los ejes x, z, de tal manera que al ejecutar el experimento siempre se obtengan más electrones por el lado del punto O que nosotros llamamos “izquierda”. Finalmente, comunicarle que el lado por el que salen menos electrones es el que llamamos “derecha” y hacia ese lado definimos el sentido positivo del eje y. Así pues, hemos conseguido comunicarle al extraterrestre cuál de los dos triedros de ejes posibles es el que nosotros consideramos definido positivo: x el pulgar, y el corazon y z el índice, (regla de la mano izquierda)

Una nota final: Todo esto es válido suponiendo que el extraterrestre vive en una galaxia de materia como nosotros, y no en una de antimateria. Si viviese en una de antimateria, cuando le decimos que eligiese para hacer el experimento el isótopo de número atómico 27 y número másico 60, nosotros creeríamos que ha elegido Co-60 cuando en realidad habría elegido Anticobalto-60, y cuando nosotros le dijésemos que observase los electrones, él estaría observando positrones sin que nosotros lo supiésemos.

Por otro lado, sabemos que la interacción débil no solo viola la Simetría P (paridad) sino que también viola la Simetría CP (paridad+conjugación de la carga). No sé si sería posible plantearle al extraterrestre un experimento de violación CP que permitiese comunicarle cuál es la izquierda ya viva en una galaxia de materia o en una de antimateria.

Saludos.

[carroza]

Re: Violación de la paridad en la interacción débil

Por otro lado, sabemos que la interacción débil no solo viola la Simetría P (paridad) sino que también viola la Simetría CP (paridad+conjugación de la carga). No sé si sería posible plantearle al extraterrestre un experimento de violación CP que permitiese comunicarle cuál es la izquierda ya viva en una galaxia de materia o en una de antimateria.

Sí es posible. Tu extraterrestre debe tener dos kaones neutros (particulas neutras con una masa aproximadamente la mitad de su "protón"), de los cuales uno tiene una vida más corta, y decae en principalmente en dos piones, y otro, que decae en principalmente tres piones, tiene una vida más larga. El kaon de vida larga decae, algunas veces, en pión+ más electrón mas neutrino, y otras en pion-, mas positron más antineutrino. La segunda via es un 0.3% más probable que la primera.

Con esto, nuestra pregunta es: Tu kaon neutro de vida larga, produce más "electrones" ( la particula ligera más frecuente en tu mundo) o más "positrones" (la antiparticula de la anterior). Si responde "positrones", entonces estamos hechos del mismo tipo de materia, y ahora puedo pedirle que haga el experimento de Wu para discernir si siguen triedros directos o inversos a nosotros. Si responde "electrones", entonces están hechos de antimateria, con lo que evitaremos un acercamiento más intimo.

Saludos

[Alriga]

Re: Violación de la paridad en la interacción débil

... Sí es posible ... El kaon de vida larga decae, algunas veces, en pión+ más electrón mas neutrino, y otras en pion-, mas positrón más antineutrino. La segunda vía es un 0.3% más probable que la primera ...

Gracias, sabía que alguna desintegración de Kaones violaba CP pero no conocía los detalles.

... Si responde "electrones", entonces están hechos de antimateria, con lo que evitaremos un acercamiento más íntimo.

Ja, ja, ja, muy bueno

... Tu extraterrestre debe tener dos kaones ...

En efecto, para que nos ayude necesitaremos a un extraterrestre que tenga los dos kaones bien puestos,...

Saludos.

[Alriga]

¿Podemos comunicar a un extraterrestre que no observa ningún objeto que nosotros también podamos ver cuál es la izquierda y cuál es la derecha? La respuesta es que, sorprendentemente, desde 1956 sí sabemos hacerlo.

Antes de 1956 no podíamos hacerlo (creíamos que era imposible) porque no sabíamos que en la interacción nuclear débil no se conserva la paridad. Gracias al experimento de Wu, (es una gran vergüenza para el mundo de la Física que a madame Wu no se le concediese nunca el Premio Nobel), que demostró la violación de la paridad en las interacciones débiles, ahora sabemos cómo hacerlo ...

Naturalmente la no concesión del Premio Nobel de Física a madame Wu no podrá corregirse nunca, pero acabo de ver la curiosidad que el Servicio Postal de los Estados Unidos, a partir de justo hoy 11/02/2021, le dedica un sello:

Y por lo que parece, la acogida ha sido espectacular, porque en la página web de Correos-USA dedicada al sello dice: "Debido al gran volumen de pedidos, espere entre 2 a 4 días adicionales hábiles para recibir su pedido. Pedimos disculpas por los inconvenientes causados. Gracias"

Fuente: Chien-Shiung Wu first day cover y también un matasellos: Chien-Shiung Wu digital color postmark

Recordad que hoy, 11 de febrero es el Día Internacional de la Mujer y la Niña en la Ciencia

Saludos.