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El Modelo Estandar

El Modelo Estandar. (Standard Model) …and beyond…. Fermiones (estadística Fermi, afecta PE Pauli). http://pdg.lbl.gov/2013/listings/contents_listings.html. ¿Por qué 3 familias ?. Conservación de “familias”. Los datos apuntan a 3 y sólo 3 generaciones.

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El Modelo Estandar

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Presentation Transcript

  1. El Modelo Estandar (Standard Model) …and beyond…

  2. Fermiones (estadística Fermi, afecta PE Pauli) http://pdg.lbl.gov/2013/listings/contents_listings.html

  3. ¿Por qué 3 familias? Conservación de “familias” Los datos apuntan a 3 y sólo 3 generaciones Matriz identidad en e,m,t,n VCKM 4 parámetros sin qc≈ 0.22 ; qc ~13º

  4. Los fermiones también lloran son inestables… t -> b -> c -> s -> u <-> d W virtual: existe sólo el tiempo permitido por el P. Incertidumbre ….. 10-12s 10-25s 900s 10-8s 10-12s Hadrones (mesones y bariones) inestables

  5. t Z,W H Naturaleza b tau c s mu d quark u quark electron neutrinos LHC E=mc2

  6. Bosones (estadística B-E, no afecta PE Pauli) http://pdg.lbl.gov/2013/listings/contents_listings.html

  7. Recapitulación de números cuánticos:simetría = conservación • Spin: fermiones vs bosones • Sabor: Isospin I3 = ½ (nu-nd),Charm (C), Strangeness (S), Topness (T´), Bottomness (B´) • Isospin débil (T), tercera componente Tz,T3 ; T=½ → left-handed → quiralidad negativa (levógiro) → (ej. t → W+ b, b → W- c) • Hipercarga débil:YW = 2 (Q − T3) • Carga eléctrica: Q • Lepton number: Le, Lm, Lt • Barion number: mesones=0,bariones=±1 Rotaciones y traslaciones permitidas

  8. Modelo Estándar 18 parámetros libres (incluyendo 9 masas de fermiones) en primer orden -Q -T3 -Color

  9. Comparativa de fuerzas

  10. Fuerza fuerte. “Carga” de color: • no tiene nada que ver con cromatismos… es un nombre • partículas libres→carga neutra • la energía del campo de color aumenta con la distancia, cae tras 1fm (Asymptotic Freedom) • surge del PE de Pauli El propio portador de la fuerza (g), está cargado!! Comparar con EM (g) V( r ) = k·r –4as/3r k ≈1 GeV/fm=160000N sea quarks Bag model of Quark Confinement valence quarks

  11. u d p u d p0 = (uu-dd)/2 Fuerza nuclear • Fuerza que une nucleones en el núcleo (n,p) • Efecto residual de la interacción fuerte (≡VdW) p n Potencial de Yukawa

  12. QED a = aEM

  13. QED vs QCD

  14. Neutral Currents, Charged Currents Neutral Neutron b decay Charged Corrientes cargadas se explicaban por intercambio de W±

  15. Carga (Electro)débil (I)

  16. Carga (Electro)débil (II) (Weinberg angle ~30º)

  17. w Carga (Electro)débil (III) w sin2qW = 0.2324 ±0.0012

  18. Carga (Electro)débil (IV) Neutral Currents Nuevo número cuántico: Isospin débil (T) gZ = gW / cos qW

  19. Comparación de fuerzas: unificación? La fortaleza intrínseca de la interacción Débil es mayor que la EM, pero a bajas energías (q2) parece más débil debido a la gran masa de los propagadores W y Z

  20. Leyes de conservación • Cantidades físicas conservadas: Energía (E), momento (p), momento angular (L), carga (Q), color (gS), número bariónico (B=1 para bariones, B=0 para mesones) y los tres números leptónicos (Le,Lm,Lt) • Las paridades C (inversión de carga)y P (inversión en el espacio) se conservan en la fuerza Fuerte y EM. En la Débil no: • CC: violación de la paridad máxima, fermiones l-h and anti fermiones r-h • NC: violación parcial de la simetría de paridad • Sabor: Sólo la CC transforman un tipo de quark en otro tipo (de diferente sabor) y un tipo de leptón en otro → el sabor se conserva en el resto de interacciones p + m-→ p0 +n e+ + e-→ nm + nm p- → e- + ne t- → p- + ne

  21. Simetría: ChargeParityTime Fuerte y EM la conservan. Débil no Y otros números cuánticos (ej: Isospin) Casi no se conserva en Débil (Kaondecay) Fuerte y EM: OK. Débil no Dado que CPT es una simetría experimental (hasta la fecha…) y matemáticamente, esto implicaría que la fuerza Débil no conserva el T en una pequeña cantidad Predominio de materia frente a antimateria en el Universo

  22. Diagramas de Feynman (I) Time

  23. em Diagramas de Feynman (II)

  24. Resumen de Vértices El elemento de matriz es proporcional a: • fuerza de la interacción (vértice → g) • momento intercambiado (propagador →q) Cualitativamente, se traduce en una probabilidad: M → s ~ |M|2 gZ gZ gZ = gW / cos qW

  25. Ejemplo (I)

  26. Ejemplo (I) 32

  27. Ejemplo (I) 33

  28. Ejemplo (I) 34

  29. Ejemplo (I) 35

  30. Ejemplo (I) Término de propagador aparte…. 36

  31. Ejemplo (II)

  32. Ejemplo (III) Genericamente: M ~ ax / (q2 – (Mpropagador)2) ; x = S, EM, W, Z

  33. Ejemplo (III) Genericamente: M ~ ax / (q2 – (Mpropagador)2) ; x = S, EM, W, Z 39

  34. Ejemplo (III) Genericamente: M ~ ax / (q2 – (Mpropagador)2) ; x = S, EM, W, Z 40

  35. Reglas generales

  36. LO vs NLO, NNLO,….

  37. Graviton? Spin 2 →Tensor Todo lo que tenga masa Spin 1 → Vector Spin 0 → Escalar!!!

  38. ¿Es simétrico?

  39. ¿Es simétrico?

  40. ¿Es simétrico? 49

  41. Simetría rotacional 50

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