Instituto de Física Te ó r i c a UAM-CSIC El discreto encanto del color Margarita García Pérez
Átomos 1 10 10 m electrón núcleo atómico 1/10000000000 m
Núcleo Atómico 99,9% de la masa Hidrógeno 1 protón electrón p /2000 Deuterio 1 protón 1 neutrón Oxígeno 8 protones 8 neutrones
masa neutrón = 1.001 p Protón Neutrón 1 10 15 m 27 10 p = 1 Kg
Quarks u u d Protón
QUARKS MODELO ESTÁNDAR FUERZAS LEPTONES Image credit: Fermilab.
Protón
2 p Up /500 Protón 1 p Down /200
2 p Up /500 Protón 1 p Down /200 2 + = 1% p
De dónde viene la masa del protón? Interacción FUERTE
QUARKS MODELO ESTÁNDAR FUERZAS LEPTONES Image credit: Fermilab.
QUARKS FUERZAS GLUONES LEPTONES Image credit: Fermilab.
QUARKS FUERZAS GLUONES LEPTONES Image credit: Fermilab.
QUARKS FUERZAS GLUONES LEPTONES Image credit: Fermilab.
QUARKS FUERZAS GLUONES Interacción FUERTE LEPTONES Image credit: Fermilab.
QUARKS FUERZAS GLUONES Interacción FUERTE Cromodinámica LEPTONES cuántica - QCD Image credit: Fermilab.
De dónde viene la masa del protón?
De dónde viene la masa del protón? Cómo calculamos la masa del protón?
t Quarks libres masivos M=2 +
t Quarks libres masivos M=2 +
t Quarks libres masivos? ligeros con interacción M=2 +
Cómo evaluamos la historia del protón?
Efectos Cuánticos (
Mecánica Cuántica Suma de historias Richard Feynman https://www.youtube.com/watch?v=2mik3wbjdge
Experimento de la doble rendija Balas N 1 Pantalla con una rendija Recogemos las balas
Experimento de la doble rendija Balas N 1 + N 2 N 1 N 2 Pantalla con dos rendijas Recogemos las balas
Repetimos el experimento con ondas
Ondas luz Pantalla con una rendija Medimos la intensidad de la luz
Ondas Interferencia luz oscuridad luz oscuridad Pantalla con dos rendijas Medimos la intensidad de la luz
A Altura de la onda
En fase A 1 + A 2 =2A 1 luz oscuridad En oposición de fase A 1 + A 2 =0
Ondas Interferencia Intensidad A 1 + A 2 2 luz oscuridad luz oscuridad Pantalla con dos rendijas Medimos la intensidad de la luz
Balas N 1 + N 2 N 1 N 2 Pantalla con dos rendijas Recogemos las balas
Electrones Pantalla con una rendija Recogemos los electrones
Electrones Interferencia Pantalla con dos rendijas Recogemos los electrones
Experimento de la doble rendija Balas N 1 + N 2 N 1 N 2 Pantalla con dos rendijas Recogemos las balas
Experimento de la doble rendija Balas N 1 + N 2 N 1 N 2 Pantalla con dos rendijas Recogemos las balas
Ondas Interferencia Intensidad A 1 + A 2 2 luz oscuridad luz oscuridad Pantalla con dos rendijas Medimos la intensidad de la luz
Electrones Interferencia A = A 1 + A 2 A 1 A 2 Probabilidad de recoger un electrón en esa posición A 1 + A 2 2 Pantalla con dos rendijas Recogemos los electrones
Electrones Interferencia A 1 A = A 1 + A 2 + A 3 + A 4 A 2 A 3 A 4 Probabilidad de recoger un electrón en esa posición A 1 + A 2 + A 3 + A 4 2 Pantalla con 4 rendijas Recogemos los electrones
A 2 A = Suma de todas las historias posibles
Integral de caminos de Feynman A = Suma de todas las historias posibles Incluso sin rendijas!!! A 2 Probabilidad de detección
)
t Protón A = Suma de todas las historias posibles
Cómo representamos historias? Diagramas de Feynman Quark Gluón Líneas de propagación Vértices de interacción
t
t
t anti-quark
t anti-quark
t anti-quark
t anti-quark
t anti-quark
t A = Suma de todas las historias posibles + + +... + +...
t...
Tarea imposible? Seleccionar las más importantes 1 1+0.01 =0.99009900990099 1 Pequeño 1+0.01 =1 0.01 + 0.012 0.01 3 +0.01 4 + 0.99 0.9901 0.990099
Pequeño - Grande Intensidad de la fuerza g g 0.01 Débil g g 2 g 3 g 4 1 1+0.01 =1 0.01 + 0.012 0.01 3 +0.01 4 +
t g 0.01 (0.01) 4 (0.01) 6 (0.01) 4 (0.01) 6 (0.01) 4 (0.01) 10... 1 (0.01) 2
t g 0.01 (0.01) 4 (0.01) 6 (0.01) 4 (0.01) 6 No para el protón (0.01) 4 (0.01) 10 g 1 Fuerte... 1 (0.01) 2
protón g 1 Fuerte 1 1+1 =0.5 =1 1+1 1+1 1+1 Grande 0 1 0 1
PROTÓN
PROTÓN
Buscar otra forma de calcular la suma sobre historias Dividir el espacio-tiempo en celdillas t Permitimos sólo un evento en cada una Propagación Vértice x Evaluar estadísticamente las posibilidades
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Ejemplo A = Suma a todos los poligonos posibles A = Suma a todos los coloreados posibles
Tenemos dos posibles formas de recubrir las celdillas Lanzar una moneda para decidir Casos más complejos 6 posibles recubrimientos de la celdilla...
Monedas trucadas que conocen lo que ocurre en los vecinos Los colores próximos influyen al decidir
Reglas del juego Conjunto posible de valores Peso del dado
Condiciones 1 Tiene que caber
Condiciones 1 Tiene que caber
Condiciones 2 L 1 M Tiene que ser grande comparado con la celdilla L 1 M Ligero
L 1 M
L 1 M
L 1 M pesado
L 1 M pesado
Retículo - Lattice QCD 10 7 =10.000.000 puntos
Reglas del juego en QCD Ken Wilson 1974
Superordenadores
Masas generadas por la interacción fuerte BMW protón
Image credit - D.T. Waller The End