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El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
Gabriel González SprinbergFacultad de Ciencias, Uruguay
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 2
1. Dónde
2. Qué
3. Cómo
4. Futuro
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 3
CERN: Laboratorio europeo para física de partículas, 1954
LHC: Gran Colisionador de hadrones, 2008
Estudios Aprobación Inauguración Higgs Cierre
1980 1994 2008 2012 2030?
WIMPS
Big bang
SUSYAgujeros negros
BariogenesisBosones pesados
Materia oscuraMajorana
1. Dónde
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
Axiones
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 4
1. Dónde CERN/LHC en números:
Colisiones PROTON – PROTON a muy alta energía, suficiente para crear 14.000 protones en cada choque!
Potencia consumida LHC: ~120 MW (CERN 230 MW) (10% del cantón de Ginebra, de 500.000 habitantes)
23 países europeos miembros8 observadores (EEUU, China, Japon, India, Rusia...)
10.000 x 106 USD construcción, presupuesto 2012: 1100 x 106 USD
300+300 Universidades/Institutos de países miembros / no miembros
Físicos experimentales, 10.000 ( 6500 de países miembros, 1600 USA, 900 Rusia, 164 A.Latina...)
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 5
1. Dónde
Lago de Ginebra GinebraAeropuerto
27 km
50 a 150 mprofundidad
11.000 vueltas por segundo
800 millones colisiones por segundo
2800 grupos de 100.000.000.000 protones
7 metros entre grupos
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 6
ATLAS, A Toroidal Large ApparatuS: Higgs + nuevas partículas
1. Dónde
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 7
CMS, COMPACT MUON SOLENOID: Higgs + nuevas partículas
1. Dónde
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 8
CMS- General purpose detector- 1,800 scientists from over 150 institutes
CMS- General purpose detector- 1,800 scientists from over 150 institutes
CMS- General purpose detector- 1,800 scientists from over 150 institutes
ALICE- heavy ion collisions, to create quark-gluon plasmas
LHCb- to study the differences between matter and antimatter
ATLAS- General purpose detector.- 2,000 scientists from 34 countries
CMS- General purpose detector- 1,800 scientists from over 150 institutes
Objetivos generales Objetivos generales Diferencia materia Iones plomo3000 cientificos, 34 paises 2500 cientificos, 150 instituciones antimateria Big Bang
1. Dónde
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 9
2. Qué
Materia: electrones, protones, neutrones...
Fuerzas: fotones, ...
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 10
2. Qué
Hadrones:
formados por quarks
(protones, neutrones...)
Leptones:
Electrones, neutrinos, ...
Mediadores:
fotones, ...
MODELO ESTÁNDAR
masacarga espín
nombre
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 11
2. Qué
Partículas estables: no se desintegran espontáneamente electrón – protón – fotón ....
Partículas inestables: se desintegran espontaneamente neutrón – piones - muon, .....algunos cientos!
Vida media
neutrón 900 s
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 12
2. Qué
Vida media
Piones cargados 0,000 000 28 segundosPiones neutros 0.000 000 000 000 000 084 segundosDelta 0.000 000 000 000 000 000 000 005 6 segundos
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 13
2. Qué
Modelo Estándar:Las simetrías son imprescindibles !!!
Masa de las partículas elementales:
Los términos que representan a la masa de las partículas en las ecuaciones.......
son INCOMPATIBLES con las simetrías del Modelo Estándar !!!!
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 14
2. Qué
Modelo Estándar:Teoría cuántica que describe a las
partículas elementales y sus interacciones
Fuerzas electromagnéticas débiles (radioactividad) fuertes (nucleares) ¿gravedad?
Construido a partir de las simetrías y leyes de conservación que se observan en la naturaleza
Conservación de la carga eléctrica: electrodinámica cuántica
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 15
2. Qué
Modelo Estándar y simetrías
Paridad x → -x x2 → (-x)2 SI x3 → (-x)3 NO masa
Mecanismo de Higgs
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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2. Qué
Mecanismo de Higgs:
Permite que las partículas tengan MASA
pero se necesita... Campo de Higgs
Partícula de Higgs
Campo de Higgs Partícula de Higgs
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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2. Qué
MASA
de las partículas tiene origen
en que el
CAMPO DE HIGGS existe en todo el espacio
Las interacciones entre las partículas elementales y el campo de Higgs
generan la masa de TODAS las partículas
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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2. Qué
La partícula de Higgs:
bosón
La materia esta constituida por fermiones
MODELO ESTÁNDAR
masacarga espín
nombre
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 19
2. Qué
BOSONES:
pueden estar todos en un mismo estado
FERMIONES:
no pueden estar dos de ellos en un mismo estado
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 20
2. Qué
HIGGS
leptones quarks
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 21
Mecanismo de Higgs: trabajos de 1964 de
Peter Higgs, Phys.Rev.Lett. 13, 508Guralnik, Hagen, Kibble Phys.Rev.Lett. 13, 585 Englert, Brout Phys.Rev.Lett. 13, 321
¿ partícula de dios ?
2. Qué
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 22
The goddamn particle: if the universe is the answer, what is the question
Leon Lederman
“god particle”
2. Qué
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 23
2. Qué
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 24
3. Cómo
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 25
3. Cómo
proton
proton
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 26
3. Cómo
En el LHC ocurre esto....
y queremos reconocer dentro de este choque...
Un año de datos del LHC se almacenan en una pila de 20 km de CD
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 27
3. Cómo
Descubrimiento del bosón de Higgs: producción y detección
H : masa de algunas decenas o cientos de la del protón
H : inestable, vida media 0. 000 000 000 000 000 000 000 16 segundos
Decaimientos: H → bbH → WWH → ggH → ττH → ZZH → γγ
H → Zγ........
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 28
3. Cómo
Descubrimiento del bosón de Higgs: producción y detección
H → ZZ
H → Zγ
H → γγ
v
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 29
3. Cómo
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 30
3. Cómo
4 de julio 2012 CERN – LHC
Luego de varias décadas se ha confirmado, en dos experimentos independientes en el LHC,
ATLAS Y CMS, la existencia de partículas de
Higgs
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 31
3. Cómo
ATLAS CMS
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 32
3. Cómo
ATLAS CMS
12 29
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 33
3. Cómo
ATLAS CMS
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 34
3. Cómo
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 35
4. Futuro
El LHC funcionó hasta ahora a la mitad de la energía de diseño.
En el 2014 comienza a operar a su energía máxima.
EL LHC ha tomado hasta el momento cerca del 1% de los datos totales que tomará en su vida útil....
Se ha prolongado 7 semanas este año la toma de datosy esto implica 3 veces más datos
El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 36
4. Futuro
El descubrimiento de la partícula de Higgs ha abierto un escenario de nuevas propiedades de la materia que el LHC
va a explorar en las siguientes décadas.
¿Qué propiedades tiene el Higgs?¿Hay uno o varios Higgs diferentes?¿En qué otros fenómenos intervienen partículas tipo Higgs?¿Qué otras partículas aguardan agazapadas....?
El LHC apenas ha comenzado su vida útil....
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4. Futuro
¿ Qué Higgs hemos detectado ?
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4. Futuro
¿ Es el Higgs del Modelo Estándar ?
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4. Futuro
¿ Es el Higgs de una nueva teoría ?
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 40
4. Futuro
¿ Qué relación tiene el Higgs con otros problemas y con la gravitación ?
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 41
4. Futuro
Higgs
Ahora sabemos que existen bosones elementales.
Tal como predicen una gran viariedad de teorías, pueden tener enorme significación en
problemas actuales.
Asimetría materia – antimateriaMateria oscuraEnergía oscura
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4. Futuro
Asimetría materia- antimateria
El campo de Higs permite nuevos mecanismos de ruptura de la simetría CP
Bariogénesis
Leptogénesis
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4. Futuro
Asimetría materia- antimateria
Mecanismos de ruptura de simetría CP en las interacciones fuertes
Axiones
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4. Futuro
Materia oscura
Bosones candidatos
Neutralino en SUSY
(fermiones socios-supersimétricos del Z-fotón-Higgs)
LSP
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4. Futuro
Energía oscura
Energía del campo de Higgs/ similares
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4. Futuro
HIGGS
Este descubrimiento no es una meta final, sino al contrario, el inicio de una nueva etapa de exploración del
Universo.
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Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 47
http://elpais.com/buscador (Higgs)
http://www.i-cpan.es/lhc.php
http://www.lhc-closer.es/
http://www.interactions.org/LHC/
http://cdsweb.cern.ch/record/1165534 (LHC The guide)
http://www.particleadventure.org/spanish/index.html
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FIN
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