Física de Partículas y Alta Energía

Objetivos

• Explicar lo que es CERN.
• Demostrar lo que es un laboratorio de aceleración de partículas.

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Introducción

La partículas que se forman luego de una colisión pueden tener distintas características.  CERN y FermiLab son dos laboratorios importantes que actualmente realizan investigaciones para explicar los tipos de partículas subatómicas.

La Física de Partículas, también conocida como Física de Altas Energías, es la rama de la física que estudia los constituyentes elementales de la materia y las interacciones fundamentales entre ellos. Busca responder a las preguntas más básicas sobre de qué está hecho el universo y cómo funciona.

Aquí te presento una explicación más detallada:

¿Qué estudia la Física de Partículas?

• Partículas elementales: La Física de Partículas investiga las partículas más fundamentales que se conocen, aquellas que no están compuestas por otras partículas más pequeñas. Estas partículas son los bloques de construcción básicos de toda la materia.
• Interacciones fundamentales: Además de las partículas, la Física de Partículas estudia las fuerzas que actúan entre ellas. Se conocen cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza: la fuerza gravitatoria, la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. La Física de Partículas busca unificar estas fuerzas en una sola teoría.
• El Modelo Estándar: La teoría que describe actualmente las partículas elementales y sus interacciones (excepto la gravedad) se llama el Modelo Estándar de la física de partículas. Este modelo clasifica las partículas en dos grandes grupos:
  • Fermiones: Son las partículas que constituyen la materia. Se dividen en quarks (que forman protones y neutrones) y leptones (como electrones y neutrinos).
  • Bosones: Son las partículas portadoras de las fuerzas fundamentales. Ejemplos son el fotón (portador de la fuerza electromagnética), el gluón (portador de la fuerza nuclear fuerte) y los bosones W y Z (portadores de la fuerza nuclear débil).
• Más allá del Modelo Estándar: Aunque el Modelo Estándar ha tenido un gran éxito en la explicación de muchos fenómenos, no es una teoría completa. Hay fenómenos que no puede explicar, como la masa de los neutrinos, la materia oscura, la energía oscura o la gravedad. Por lo tanto, los físicos de partículas buscan teorías que vayan más allá del Modelo Estándar, como la supersimetría, la teoría de cuerdas o dimensiones extra.

¿Cómo se estudia la Física de Partículas?

• Aceleradores de partículas: Los científicos utilizan aceleradores de partículas para estudiar las partículas elementales. Estos aceleradores aceleran partículas a velocidades cercanas a la velocidad de la luz y las hacen colisionar entre sí. Al analizar los productos de estas colisiones, los físicos pueden obtener información sobre las partículas y las fuerzas fundamentales. El acelerador de partículas más grande y potente del mundo es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN, cerca de Ginebra, Suiza.
• Detectores de partículas: Los detectores de partículas son instrumentos que se utilizan para observar y medir las partículas que se producen en las colisiones de los aceleradores. Estos detectores utilizan diferentes tecnologías para medir la energía, el momento, la carga y otras propiedades de las partículas.

Importancia de la Física de Partículas:

• Comprensión del universo: La Física de Partículas nos ayuda a comprender la estructura fundamental del universo, desde las partículas más pequeñas hasta las estructuras más grandes como las galaxias y los cúmulos de galaxias.
• Avances tecnológicos: La investigación en Física de Partículas ha dado lugar a importantes avances tecnológicos, como la World Wide Web, la tomografía por emisión de positrones (PET) utilizada en medicina, y tecnologías de superconductividad.
• Formación de científicos: La Física de Partículas forma a científicos altamente capacitados que pueden aplicar sus conocimientos y habilidades en diversas áreas de la ciencia y la tecnología.

En resumen:

La Física de Partículas es una rama fascinante de la física que busca responder a las preguntas más fundamentales sobre la naturaleza de la materia y el universo. A través de experimentos con aceleradores de partículas y el desarrollo de teorías como el Modelo Estándar, los físicos de partículas están constantemente ampliando nuestro conocimiento del mundo subatómico y las fuerzas que lo gobiernan.

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• Diferenciando: Física Clásica vs Moderna
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• Física Moderna, Lo Nuevo del Siglo XX
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• Implicaciones: Preguntas Fundamentales
• Mecánica Cuántica una Visión del Universo
• Modelo Estándar de Partículas
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Video

Qué es CERN y aceleración de partículas?

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