Fisicos Y Sus Aportaciones Ala Fisica

Aunque no se ellos tienen producido últimamente dentro la físico revoluciones qué las ese tuvieron lugar a lo largo de el primer cuarta del centrar XX, las semillas plantadas luego han seguir germinando y necesitando ese nuevos desarrollos. De qué de estos desarrollos se ocupa esta artículo; uno la 1 factor de ellos, los descubrimientos después bosón del Higgs y de la radiación gravitacional. Al ahondar dentro ellos se hace patente la necesidad ese tratar también otros apartados, dentro los ese la física exhibida su unidad alcanzan la astrofísica y la cosmología: problema oscura, agujeros negros y multiuniversos. Se repasa, asimismo, la situación en la teoría del cuerdas y dentro de la supersimetría, de este modo como en el entrelazamiento cuántico, alcanzan las aplicaciones de esta a las comunicaciones seguras (criptografía cuántica), hacía terminar alcanzan la presencia y también importancia del la física dentro de un mundo a nivel científico interdisciplinar.

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La física denominada considerada qué la reina ese las ciencias ese siglo XX, y lo es alcanzan justicia pues a lo largo de esa centuria se produjeron dos revoluciones los modificaron drásticamente sus fundamentos e introdujeron cambio socioeconómicos profundos: la después las teorías concretamente y general ese la relatividad (Albert Einstein 1905, 1915) y la después la físicamente cuántica, un la que, al contrario que dentro el caso de la relatividad, alguno es posible artillería un solamente progenitor, siendo el esfuerzo mancomunado de un extenso combinado de científicos. Actualmente bien, sabemos que ns revoluciones —ya sean dentro de ciencia, dentro política o dentro costumbres— poseen efectos del largo alcance, que sin embargo seguramente cuales serán asi que radicales como los que propiciaron ns rupturas iniciales, conducen qué es más tarde ns desarrollos, a descubrimientos o maneras después entender la realidad, antes insospechadas. De este modo sucedió alcanzan la física una vez ese se completasen las nuevas teórica básicas, que dentro de el situación de la física cuántica quiere hablar la dinámica cuántica (Werner Heisenberg, 1925; pablo Dirac, 1925 y Erwin Schrödinger, 1926). En el mundo einsteiniano fue creado enseguida la cosmología relativista, que él puede hacer acoger bien en su seno, qué uno del los modelo de universo posibles, el descubrir experimental ese la extensión del aerospacial (Edwin Hubble, 1929). Fue, sin embargo, en el definición de papel de la física cuántica dónde las «consecuencias-aplicaciones» resultaron qué es más prolíficas; fueron, ese hecho, tantas ese se puede hacer decir, sin exagerar, que cambiaron los mundo. Ese ejemplos dentro este sentido son demasiados a ~ enumerarlos aquí; baste, sin embargo, cubierto algunos: la construcción de la a electrodinámica cuántica (c. 1949), la invención del transistor (1947) —al que está bien se puede denominar «el átomo ese la globalización y después la la empresa digital»—, ns desarrollo después la física del partículas elementales (posteriormente eliminar «de elevado energías»), de la astrofísica, ese la físicamente nuclear y del estado sólido (o «de la dique condensada»).

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Pizarra con la ecuación después mecanismo de Higgs que explica cómo el campo Higgs confiere masa a es diferente partículas que interactúan alcanzar él. ~ ~ interacción la hace posible la partícula element conocida qué el bosón de Higgs

La segunda mitad después siglo XX subvención a la consolidación de ~ ~ ramas del la física, aun podemos preguntarnos si, finalmente, se fueron a la izquierda de aparentar novedades esenciales y toda se redujo a meros desarrollos, lo ese Thomas Kuhn calificó dentro su libro de 1962 The framework of científico Revolutions, como «ciencia normal». El concepto de «ciencia normal», me apresuro un señalar, es complejo y puede dirigió error: ns desarrollo del los fundamentos —del «núcleo duro», si utilizamos la terminología introducida por Kuhn— después un modelos científico, esto es, la «ciencia normal», puede abrir nuevas puerta al conocimiento ese la naturaleza, algo más que sin duda posee la a importancia ese primer orden. Dentro el en la actualidad artículo, en el que trato de la década 2008-2018, veremos que así sucedió en parte caso, y dentro fechas —la segunda década del siglo XXI— ya bastante alejadas del los «años revolucionarios» de comienzos del siglos XX.

El descubrimiento después bosón ese Higgs

Uno del los eventos más celebrados dentro de la física después la última te ha ser la confirmación de una predicción teórica hacer hacía casi medio siglo: la existencia ese bosón ese Higgs. Veamos de donde procedía esta predicción.

La físico de elevado energías experimentó un mejora extraordinario con la introducción de unas partículas hacía las ese se terminó admitiendo el nombrarlos propuesto vía uno del sus introductores, Murray Gell-Mann: quarks, ese existencia era propuesta teóricamente dentro 1964, además de por Gell-Mann, por george Zweig. Elevándose su figura se pensaba que protones y neutrones se convirtió estructuras atómicas inquebrantables, realmente básicas, y ese la carga eléctrica pertinente a protones y electrones era una uniformemente indivisible. Der quarks no obedecían a es regla, son de se les asignó cargas fraccionarias. De aprobación a Gell-Mann y Zweig, ese hadrones, ns partículas objeto a la interacción fuerte, lo es formados por dual o tres especies de quarks y antiquarks, denominados u (up; arriba), d (down; abajo) y s (strange; extraño), con, respectivamente, cargas eléctricas 2/3, –1/3 y –1/3 la después electrón (de hecho, der hadrones quizás ser del dos tipos: bariones —protones, neutrones y también hiperones— y mesones, partículas oms masas sí valores entre la de electrón y la de protón). Así, uno protón ~ ~ formado por doble quarks u y uno d, mientras que ns neutrón ~ ~ formado por doble quarks d y por es diferente u; son, vía consiguiente, estructuras compuestas. Posteriormente, otros físicos propusieron la existencia del tres quarks más: charm (c; 1974), bottom (b; 1977) y optimal (t; 1995). Para caracterizar ~ ~ variedad, se dice que los quarks tienen seis tipos de «sabores» (flavours); además, cada uno de ellos de esta seis tipos puede oveja de numero 3 clases, o colores: rojo, amarillo (o verde) y azul. Y hacía cada quark existe, claro, ns antiquark. (Por supuesto, nombres qué los antes de —color, sabor, arriba, abajo…— alguna representan la casi que asociamos bajo a luego conceptos, sin embargo puede en algún caso existir una seguro lógica en ellos, como sucede alcanzar el color.)

En definitiva, ese quarks tienen color todavía los hadrones no: estaban blancos. La idea denominada que solo las partículas «blancas» estaban observables directamente dentro de la naturaleza, entretanto que ese quarks no; ella están «confinados», asociados formando hadrones. Jamás podremos observa un quark libre. Hoy dia bien, hacía que der quarks permanezcan confinados tienen que existir fuerzas entre ella muy diferentes después las electromagnéticas o ese las restantes. Dentro de palabras después Gell-Mann (1995, p. 200): «Así como la forces electromagnética entre electrones ~ ~ mediada de el convocara virtual del fotones, der quarks lo es ligados entre sí por una forces que rise del condenado de es diferente cuantos: los gluones , llamados de esta manera porque hacer que der quarks se peguen formación objetos observables blancos como los protón y ns neutrón».

Aproximadamente una década después después la introducción después los quarks, se desarrolló una teoría, la cromodinámica cuántica, que explica por cuales los quarks es así confinados tan fuertemente que jamás pueden escapar de la estructura hadrónicas ese forman. Los nombre cromodinámica —procedente ese término griego cromos (color)— aludía al color de los quarks, y el adjetivo «cuántica» un que es compatible con los solicitud cuánticos. Siendo la cromodinámica cuántica laa teoría de las partículas elementales con color, y al ser este enlace a ese quarks, los a su vez tratan de los hadrones, ns partículas asignaturas a la interacción fuerte, debemos la cromodinámica cuántica descrito esta interacción.

Con la electrodinámica cuántica y la cromodinámica cuántica, se disponía ese teorías cuánticas hacía las interacciones electromagnética y fuerte. Además, se disponía del una teoría ese la interacción débil (la actuar de procesos radiactivos como la radiación beta, la emisión del electrones dentro de procesos nucleares), todavía esta yo tengo problemas. Una versión hasta luego satisfactoria a ~ una teorías cuántica del la interacción débil llegó cuándo en mil novecientos sesenta y siete el estadounidense Steven Weinberg y el año siguiente ns paquistaní (afincando en Inglaterra) Abdus Salam propusieron independientemente una teoría los unificaba ns interacciones electromagnética y débil. Su modelar incorporaba ideas propuestas en mil novecientos sesenta por Sheldon Glashow. Por esta trabajos, Weinberg, Salam y Glashow compartieron el respuestas Nobel de Física del 1979; esta es, después de que, dentro 1973, una después las predicciones ese su teorías —la existencia del las denominaciones «corrientes neutras débiles»— es decir corroborada experimentalmente en el CERN, ns gran laboratorio europeo de elevado energías.

La teorías electrodébil unificaba la descripción ese las interacciones electromagnética y débil, todavía ¿no será posible avanzar por la senda ese la unificación, encontrando la a formulación que incluyese demasiado a la interacción fuerte, descripción por la cromodinámica cuántica? La respuesta, positiva, uno esta preguntas vino después la mano de Howard Georgi y Glashow, que introducir en 1974 las el primer día ideas de lo los se vino en denominar Teorías ese Gran unificado (GUT).

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Centro del exposiciones del CERN, dentro Suiza, dentro un trabaja nevado. Ns edificio, construido en madera, lo donó al CERN la federal Suiza en 2004 para celebrar los cincuenta años ese su fundación

Gracias al combinación formado por las anterior teorías, se dispuso después un gran marco teoría para entender de qué está educado la naturaleza. Un marcos teórico con una extraordinaria capacidad predictiva. De contrato con él, se acepta por una parte que las partículas elementales ellos pertenecen a uno después los dos siguientes grupos: bosones o fermiones, conforme su espín sea bastante o fraccionario (el fotón denominaciones un bosón y ns electrón un fermión), ese obedecen a dos estadísticas (maneras ese «contar» agrupaciones del partículas ese la uno especie) diferentes: la estadística del Bose-Einstein y la estadística después Fermi-Dirac. Por diverso parte, se combinan que todo la objeto del universo está formada por total de tres tipos ese partículas elementales: electrones y sus parientes (las partículas denominadas muón y tau), neutrinos (neutrino electrónico, muónico y tauónico) y quarks, además de esto de por der cuantos asociados a los campo de las cuatro fuerzas ese reconocemos en la naturaleza (recordemos la dualidad onda-corpúsculo, ese significa que en la físico cuántica laa partícula se pueden comportar como un paisaje y viceversa): ns fotón hacía la interacción electromagnética, los partículas Z y W (bosones gauge) a ~ la débil, los gluones hacia la ejercicio y, sin embargo la gravedad aún alguna se ha combinar a ese marco, los, supuestos, gravitones hacia la gravitacional. Ns subconjunto formado por la cromodinámica cuántica y la teoría electrodébil (esto es, ns sistema teoría que incorpora las teórica relativistas y cuánticas ese las interacciones fuerte, electromagnética y débil) es concretamente poderoso correcto tenemos en factura el cómputo predicciones-comprobaciones experimentales. Denominada denominado «Modelo estándar». Actualmente bien, a problema alcanzar este modelo ser que hacia explicar ns origen después la masa después las partículas elementales que aparecer en eso era resumen que existiese una nueva partícula, a bosón, ese campo afiliada impregnaría todo ns espacio, «frenando», por decirlo de parte manera, a ns partículas los tienen masa, exposición estas, por medio de su interacción alcanzan el paisaje de Higgs, dicha masa (explica, dentro particular, la gran masa que poseen der bosones gauge W y Z, y también la manden nula de los fotones, ya que alguna interactúan alcanzan el bosón del Higgs). La existencia ese semejante bosón fue prevista teóricamente dentro tres publicación publicados dentro de 1964, dentro de el lo mismo, similar volumen del la diario Physical review Letters: ns primero estaba firmado de Peter Higgs, los segundo de François Englert y Robert Brout y el tercero vía Gerald Guralnik, carl Hagen y thomas Kibble. Uno la partícula en preguntas se le adjudicó el nombre después «bosón de Higgs».

Uno de los acontecimientos más celebrados dentro de la física ese la última década ha sido la confirmación después una predicción teórica hecha hacía casi medio siglo: la existencia ese bosón después Higgs

Para que esta supuesta partícula se pudiera detectar hacía pequeño un acelerador del partículas que alcanzase energías lo suficientemente elevadas para producirla. Cuales se dispuso de semejante máquina hasta muchos la edad después del que se yo propuse su existencia. Fue en mil novecientos noventa y cuatro cuando el CERN autorizado la construcción de los acelerador, los Large Hadron Collider (LHC; grande Colisionador de Hadrones). Ns que debía oveja el más alto acelerador del partículas después mundo sería un anillo de 27 kilómetros, rodeado ese 9.600 imanes después diverso tipo, 1.200 ese ellos dipolos superconductores que funcionan a 271,3 calificación Celsius abajo cero, la a temperatura hasta luego baja ese la ese espacio fuera (se consigue alcanzan la ayuda de helio líquido). Dentro el doméstico de ese anillo, guiados de el paisaje magnético producido vía «la escolta» después electroimanes, se acelerarían, en sentidos opuestos, doble haces ese protones ns velocidades próximas un la después la luz. Cada uno de ellos de der dos haces circularían en tubos diferentes, mantenidos dentro de un vacío extremo, asciende que alcanzasen la energía prevista, momento en el que se harían colisionar. La teoría decía que en parte de esas colisiones se producirían bosones ese Higgs. Un grave problema fue ~ que esta bosón se desintegra prácticamente de manera inmediata dentro otras partículas; ser preciso, vía consiguiente, disponer ese detectores especial sensibles. Los que se diseñaron y edificio para ns LHC, eliminar ATLAS, CMS, ALICE y LHCb, inventar gigantescos monumentos ns la tecnología hasta luego avanzada.

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Finalizada la construcción, el primer haz ese protones, después prueba, se hizo circular por los LHC el diez de septiembre después 2008. El treinta de marcha de 2010 se producían las primeras colisiones adelante protones, uno una estar comprometido en total de 7·1012 eV (esto es, siete tera-electronvoltios; TeV), energética nunca antes alcanzada por un acelerador después partículas. Fue, finalmente, el cuatro de julio de 2012 cuando los CERN anuncio publicitario públicamente que se dio detectado una partícula con una masa de, aproximadamente, 125·109 eV (o 125 giga-electronvoltios; GeV), cuyas propiedades indicaban, alcanzar gran probabilidad, ese se trataba después bosón del Higgs (el modelo estándar cuales predice su masa). La noticia fue portada después prácticamente todos los periódicos y noticiarios después mundo. Casi medio siglo después de haberse predicho teóricamente, se confirmaba su existencia. No resulta sorprendente los el contestaba Nobel del Física de dos mil trece fuese concedido a Peter Higgs y François Englert, por, según la comunicación oficial de la base Nobel, «el descubrimiento teórico después un mecanismo que bordiduda a entiendo el origen después la masa ese partículas subatómicas y ese ha sido confirmada recientemente a través de el descubrimiento ese la partícula fundamental predicha, por der experimentos ATLAS y cms en ns Large Hadron Collider después CERN».

Evidentemente, semejante confirmación educado un motivo después satisfacción, pero alguno faltaron quienes, alcanzan un buen argumento, manifestaran ese habrían preferido un resultado negativo, que alguna se encontrase ns bosón después Higgs donde la teoría preveía que deberían estar (esto es, con la manden predicha). El físico teoría y divulgador nosotros Jeremy Bernstein (2012a, b, p. 33) expresó aquel sentimiento extremadamente poco antes del después del origen del descubrimiento: «Si los LHC confirma la existencia del bosón ese Higgs, marcos el señalar final del un largo capítulo ese la físico teórica. La antesala me mente a la de un acompañan francés. Seguro parámetro había sido bautizado alcanzar su nombre, de lo los aparecía con bastante frecuencia dentro las discusiones sobre las interacciones débiles. Al final, el parámetro fue medido y los modelo confirmada en der experimentos. No tener embargo, si fui ns felicitarle, lo hallé entristecido causada ya alguno se hablaría además de su parámetro. Si ns bosón del Higgs no apareciese, la situación se tornaría extremadamente interesante mercado que nosotros veríamos en vista de la imperiosa necesidad de componen nueva física».

Sin embargo, el verdad —y el triunfo— eliminar que el bosón de Higgs existencia y se identificó. Pero la ciencia siempre está dentro movimiento y en febrero de dos mil trece el LHC deturbo sus operaciones hacía que se realizasen los ajustes necesarios plan a alcanzar los 13 TeV. El 12 de abril de dos mil dieciocho comenzó esa nueva etapa alcanzan las correspondiente pruebas del colisiones después protones. Se sobre de buscar datos inesperados, los revelen la existencia ese nuevas leyes ese la física. Todavía por el momento lo los se puede contar es que los Modelo criterios funciona muy bien, que denominaciones uno del los grandes conseguido de toda la historia de la física, un logro que, mucho qué es más que la dinámica y electrodinámica cuánticas —no digamos de la relatividad, concretamente y general—, obtener producto de un esmero colectivo.

Ahora bien, cuales obstante su éxito el Modelo estándar no es, alguna puede ser, «la teoría final». Por laa parte, causado la interacción gravitacional restos al margen, aun también causado incluye demasiados parámetros que sí que decidir experimentalmente. Se trata después las, siempre incómodas aun fundamentales, preguntas de tipo «¿por qué?». ¿Por cuales existen las partículas fundamentales que detectamos? ¿Por cual son 4 las interacciones fundamentales, y alguna tres, año o acabó una? ¿Y por cual tienen ~ ~ interacciones las originar (como intensidad o rango de acción) que poseen? en el meula de agosto de 2011 de Physics Today, la revista de la americano Physical Society, steven Weinberg (2011, p. 33) reflexionaba acerca algunos ese estos puntos, y ese otros, dentro los siguiente términos:

Por supuesto, mucho antes de del descubrimiento del que los neutrinos tienen masa, sabíamos que allí algo qué es más allá del Modelo estándar que sugiere laa nueva físico para masas un poco por encima de mil dieciséis GeV: la existencia de la gravitación. Y también está el verdad de que los parámetro de acoplamiento del athletic y los dos de débil después Modelo estándar, que dependen mostrar logarítmicamente después la energía, semejan converger cara un valor común a la a energía después orden del entre 1015 y mil dieciséis GeV.

Hay muchas bien ideas acerca cómo ir hasta luego allá después Modelo estándar, incluyendo la supersimetría y lo ese se llamó teoría de cuerdas, pero todavía cuales existe ningún realmente experimental que ns confirme. Consiste en si ese gobiernos estaban generosos alcanzar la física ese partículas en un grado fuera ese los sueños más atrevidos, pueden que nunca seamos quizás de constructor aceleradores que alcancen energías de entre mil quince y mil dieciséis GeV. Algún día quizás que seamos capaces de detectar ondas gravitacionales de alta frecuencia emitidas durante la época después inflación en el universo muy temprano, que nosotros ofrezcan contando de procesos físicamente a muy elevado energía. Entre tanto, lo que podemos hacerlo esperar denominada que ns LHC y de ellos sucesores nos proporcionen los claves que tan desesperadamente precisamos para la cruz los éxitos ese los últimos centenar años.

Y uno continuación, Weinberg se preguntaba: «¿Cuál eliminar la porque de toda esto? ¿Realmente necesitamos sabe por cual existen numero 3 generaciones ese quarks y leptones, o si la naturaleza respeta la supersimetría, o lo que denominaciones la problema oscura? Sí, pienso que sí, causado responder a este tipo de preguntas denominaciones el después paso dentro de un programa para conocer de qué forma todas ns regularidades de la naturaleza (todo lo que cuales es un incidente histórico) se siguen después unas pocas, simples, leyes».

Vemos dentro esta cita de Weinberg ese la energética a los que esa «nueva física» se debería manifestar alcanzan claridad, 1015-1016 GeV, se halla muy control remoto de los trece TeV, esto es, 13·103 GeV ese debe alcanzar el LHC renovado. Tan control remoto está ese se entiende a la perfección el comentadas de Weinberg del que «puede que nunca seamos capaces de construir aceleradores ese alcancen aquellos energías». Aun Weinberg también señalaba que acaso dentro de la inventividad del universo se pudiesen encontrar formas de acceso a aquellos niveles del energía. Él lo mismo, similar lo sabía muy bien, ya que dentro de la década de 1970 fue uno del los que más impulsaron la unión después la física ese partículas elementales con la cosmología. Recordemos dentro de este notado su libro, ns First tres Minutes: un Modern watch of ns Origin of ns Universe (1977), dentro el que se esforzaba de divulgar la ayudar mutua ese podrían alcanzó —que de verdad obtuvieron— cosmología y física de elevado energías al estudiar ese primeros instantes después del big bang. A ~ la físico de altas energías ese «matrimonio de conveniencias» que significaba un aire nuevo.

No era, sin embargo, el estilo, ns técnicas, los caracterizaron ns empleo del la física de partículas elementales dentro las décadas de 1970-1990 a ns que se refería Weinberg, sino a la a muy diferente: ns ondas gravitacionales, o radiación gravitacional. Por ahora bien, independientemente ese otras diferencias, los nicho teórico después la radiación gravitacional no se encuentra en la físico cuántica, sino dentro de la teoría que explicar la sólo uno interacción que hasta hoy dia no ha podido cantidad amoldada ns los demandas cuánticos, la teoría ese la relatividad general, en la que el mundo ese la física básico se confunde alcanzar los de la cosmología y astrofísica. Y en ese mundo plural también se produjo un pago por adelantado fundamental dentro de la último década.

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La radiación gravitacional existe

Tras año de intensos esfuerzo mentales —cuyo punto del partida fue 1907, si identificó qué pieza clave para constructores una teórica relativista del la gravedad el llamado «principio del equivalencia»—, año en der que no infrecuentemente alargar caminos erróneos, en noviembre de 1915 Albert Einstein completó la constituyen de la los muchos considerar la construcción teórica hasta luego hermosa del la física: la teoría ese la relatividad general. Se trata ese una teoría «clásica», esta es, que, qué ya apunté, no incluye los comienzo de la físico cuántica, comienzos de der que, existe acuerdo en esto, deben participar todas los teorías del la física. Pero así, la formulación relativista del la pesadez einsteiniana ha improbable superando todas las pruebas experimentales que se ha encontrado hasta la fecha. Una de sus predicciones que hasta luego tiempo tardó dentro confirmarse es decir la después que la hasta de masa da origen a la emisión del ondas; esto es, la existencia de radiación gravitacional. Se suele citar mil novecientos dieciséis como la fecha ese nacimiento del la predicción del la existencia después estas ondas, años en el que Einstein publicó un elementos en ns que concluía que efectivamente existían. Sin embargo, ese trabajo tenía ns suficientes limitaciones como para ese Einstein volviese al asunto años después. En mil novecientos treinta y seis preparó alcanzar un colaborador, Nathan Rosen, un borrador que titularon «¿Existen ondas gravitacionales?», dentro de el que actualmente llegaban ns la conclusión después que alguno existían. Alguna obstante, los trabajo contenía errores, y en la tablero final publicada (Einstein y Rosen, 1937) ya alguna se rechazaba la posibilidad del ondas gravitacionales.