jueves, 29 de noviembre de 2007

Resumen Reunión_2 (día 27/11/2007)

Nuevas caras en la última reunión, se presentaron Susana Planelles y Javier Vargas ambos de astrofísica; consigo trajeron a Juan Carlos, astrofísico mejicano que está haciendo una estancia en Valencia y sintió curiosidad por esto de la 'Terapia de Física'.

Raúl Lacomba propone dos problemas y hace hincapié en preparar divulgación sobre las leyes de Newton destinada a estudiantes de secundaria. Resumen de sus propuestas:

Problema 1: Analogías entre la formulación de Feynman de la mecánica cuántica (integrales de camino) y la teoría de la difracción. (Más información abajo ó en el apartado de 'Problemas').

Problema 2: Formulación de la electrodinámica clásica en términos de la interacción directa entre partículas. (Más información abajo ó en el apartado de 'Problemas').

Divulgación 1: Plantear experimentos sencillos con el fin de poder explicar la leyes de Newton. (Más información abajo ó en el apartado de 'Divulgación').

Después de estos planteamientos acordamos lo siguiente para la próxima reunión:

Comenzaremos con el Problema_1, para ello Carlos Navarrete y Raúl Lacomba prepararán una pequeña introducción a la teoría de la difracción que expondrán a los asistentes de la próxima reunión. En la exposición se intentará también mostrar las semejanzas entre la formulación de las integrales de camino y la teoría de la difracción. Es importante que aquellos que quieran seguir este problema y no tengan conocimiento de la teoría de la difracción, intenten venir a la próxima reunión.

Por otro lado, el Problema_2 pasa inicialmente por la lectura y comprensión de los artículos que se proponen más abajo (ó en el apartado de problemas). Así, la idea será que los interesados lean dichos artículos, queden y expongan al grupo las ideas fundamentales, proponiendo después posibles problemas y cómo podríamos comunicar también esta formulación a los estudiantes de la licenciatura de Física.

Respecto a la divulgación de las leyes de Newton cualquier aportación que se nos vaya ocurriendo cabría comentarla, con el fin de que quede escrita en el blog y más adelante podamos hacer una recopilación que nos permita llevar a cabo una exposición a estudiantes de secundaria.

Problema 1: Integrales de camino de Feynman vs teoría de la difracción.

Contribución de Raúl Lacomba

En la línea de investigar formulaciones alternativas de la mecánica cuántica, surge la interesante formulación de Feynman basada en la cuantización de un sistema a partir del conocimiento de su acción clásica. Podéis encontrar más información sobre esta formulación:

- Artículo en el que Feynman expone su formulación:

R. P. Feynman, Space-Time Approach to Non-Relativistic Quantum Mechanics, Reviews of Modern Physics 20 (2), 367-387 (1948).

- Libro que está en la biblioteca de ciencias CI ARM/B 0193:

R. P. Feynman, A. R. Hibbs, Quantum mechanics and path integrals, McGraw-Hill (1965)

- La tesis de Feynman:

R. P. Feynman, A new Approach to quantum theory, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. (2005).

A mi parecer esta formulación puede ser un buen tema a explotar en nuestras reuniones, ya que por un lado durante la carrera se ven únicamente pequeñas pinceladas, y por otro podemos intentar ver los pros y los contras que presenta esta formulación en contraste con las formulaciones establecidas y equivalentes de Schröndinger (ecuación diferencial) y Dirac (teoría matricial). De esta manera es muy probable que podamos extraer alguna conclusión interesante que luego podamos contar a gente de la licenciatura en Física, con el objetivo de hacerles ver que esta formulación existe, en que consiste y sus ventajas y desventajas.

Para comenzar a abordar el problema, propongo ver las analogías existentes entre la teoría de la difracción y la formulación de la mecánica cuántica de Feynman. Basicamente la teoría de la difracción es un método muy potente para calcular el campo electromagnético, u(x,y), a cualquier ‘z’ conocido dicho campo a un determinado ‘zo’. El caso más sencillo es la propagación a través del espacio libre, quedando el problema reducido al cálculo de la convolución entre el campo conocido en ‘zo’ y una onda esférica, que se corresponde esencialmente con el principio de Huygens. En el artículo de Feynman concretamente en el apartado 6 “The wave equation”, en la nueva formulación de integrales de camino, se muestra que la función de ondas en un determinado punto espacial y temporal se puede obtener a partir de la misma función de ondas en instantes espacio-temporales anteriores (ecuación 18) con un factor de fase que contiene a la acción clásica que, a pesar de ser algo más elaborado, recuerda a la onda esférica que aparece en el caso de la difracción. De hecho, en el mismo artículo, apartado 7 “Discussion of the wave equation: The Classical Limit” Feynman hace una ligera comparación entre el principio de Huygens (difracción: ondas luminosas) y su nueva formulación (cuántica: ondas de materia).

La profundización en la analogía de ambas teorías podría sugerirnos el planteamiento de problemas, ya que fenómenos que ocurren en una teoría podrían tener su equivalente (ó algo parecido) en la otra. Por ejemplo, una de las cosas que me llama la atención es la existencia de los denominados ‘campos adifraccionales’, es decir, campos electromagnéticos que en su propagación no cambian su distribución transversal. Automáticamente me surge la pregunta de si existen funciones de ondas que posean una característica similar, y si no existen ¿por qué?

Problema 2: Electrodinámica clásica en términos de la interacción directa entre partículas.

Contribución de Raúl Lacomba

“... the energy tensor con be regarded only as a provisional means of representing matter. In reality, matter consit of electrically charged particles...”

A. Einstein, The Meaning of Relativity


En este problema lo que planteo es intentar entender la formulación de Wheeler y Feynman sobre la electrodinámica clásica basada en la interacción directa entre dos cargas; a diferencia de la formulación común en la que se trabaja con la interacción del campo que una carga ejerce sobre la otra, incluso hay que incluir el campo de la propia carga (autocampo) con la consecuente divergencia.

Es muy característico que en esta nueva formulación de la electrodinámica clásica se elimina la divergencia debida al autocampo. Sin embargo, cuando se intenta formular la electrodinámica cuántica con esta misma idea la divergencia no desaparece!!!

Al que le interese el tema puede consultar la siguiente bibliografía:

J. A: Wheeler and R. P. Feynman, Interaction with the absorber as the mechanism of radiation, Reviews of Modern Physics, 17 (2,3) 157-181 (1945).

J. A. Wheeler and R. P. Feynman, Classical electrodynamics in terms of direct interparticle action, Reviews of Modern Physics, 21 (3) 425-433 (1949).

Divulgación 1: Sobre la IIIª ley de Newton

Contribución de Raúl Lacomba

Me gustaría comentaros un sencillo experimento que me plantearon en el CAP sobre la IIIª ley de Newton y contrastarlo con otro que vivo todo los días en mi trabajo con la celda de diamantes.

El experimento (del CAP) consiste en situar un recipiente lleno de agua sobre una balanza y anotar su peso inicial. Seguidamente se sumerge (sin llegar a tocar el fondo del recipiente) una masa pendida de un hilo en el agua, y la pregunta es: ¿la balanza marcará el mismo peso que el inicial? La respuesta es que no, de hecho marcará mayor peso, y la explicación se fundamenta en la IIIª ley de Newton ya que el agua ejerce una fuerza (el famoso ‘empuje’) sobre la masa, cosa que hace que la tensión del hilo será menor, de hecho será el peso menos el empuje; pero la masa también ejerce una fuerza igual pero de sentido contrario sobre el agua (es decir el empuje pero a favor de la gravedad). De esta manera al peso del agua hay que sumarle el nuevo empuje sufrido por la misma debida a la presencia de la masa, y de ahí que la balanza marque mayor peso.

Por el contrario, la celda de diamantes consiste básicamente en una plataforma y un pistón ambos con un pequeño diamante en su zona central. Ambos se enfrentan, es decir, el pistón se encaja en la plataforma de manera que ambos diamantes quedan encarados, entremedias de estos se sitúa una pequeña muestra objeto de estudio, y el conjunto se enrosca a una membrana. A la membrana se le hace llegar un gas, de manera que se expande empujando al pistón. Ahora bien, si se sitúa la celda sobre una balanza el peso de la misma no se ve afectado por mucho que aprietes un diamante sobre el otro con la muestra entremdias. Está claro que es un sistema interno, y las fuerzas de acción y reacción deben de compensarse, pero en este caso ¿donde se situarían dichas fuerzas y cómo se compensan?

viernes, 23 de noviembre de 2007

Anuncio de reunión: 27/11/2007

La próxima reunión de 'terapia de física' será el próximo martes (27 de noviembre de 2007) a las 19:00 h en el aula 4104 de la facultad de física.

jueves, 22 de noviembre de 2007

La QCD es más rica que el modelo quark

Contribución de Pablo Roig

En estas notas pretendo repasar brevemente los argumentos y descubrimientos históricos que condujeron al modelo quark para explicar el espectro hadrónico y como sucesivos hallazgos han sido indicios de que éste no era suficiente y que la existencia de estados fuera del mismo era posible. Recientemente (22/10/2007), la publicación por BELLE del descubrimiento del mesón Z(4430) parece una evidencia irrefutable de la existencia de estados hadrónicos no explicados por el modelo quark. Así, aunque éste ha probado repetidamente explicar la mayoría de estados, se demostraría que no es toda la QCD.

En 1935 Hideki Yukawa predijo la existencia de mesones como partículas portadoras (o transmisoras) de la fuerza nuclear fuerte.

En 1947 -tras la falsa alarma provocada por el descubrimiento de la primera partícula miembro de la segunda generación, el muon, que resultó ser un leptón con masa semajante a la predicha para el pion en base al alcance de la fuerza nuclear- los primeros mesones, los piones cargados, fueron descubiertos por la colaboración formada por Cecil Powell, César Lattes y Giuseppe Occhialini en la Universidad de Bristol.

En el mismo año y utilizando emulsiones de placas fotográficas, G. D. Rochester y C. C. Butler, publicaron dos imágenes de sucesos producidos por rayos cósmicos. Uno de ellos correspondía a la desintegración de una partícula neutra en dos piones cargados y la otra a la de una cargada en un pion, también cargado, y una partícula adicional neutra. La estimación de la masa de las nuevas partículas que sorprendentemente correcta, del orden de la mitad de la masa de un nucleón.

Tres años después, en Caltech, se decidió subir una cámara de niebla al Monte Wilson, para tener una mayor exposición a rayos cósmicos y se detectaron hasta 30 kaones cargados y cuatro neutros. Hacia 1953, se adoptó la siguiente terminología : "L-meson" para muones o piones, "K-meson" para partículas de masa intermedia entre piones y nucleones y, finalmente, "Hyperon" para partículas más pesadas que estos últimos.

Basándose en estos descubrimientos y en consideraciones de teoría de grupos (como se describe después), la partícula eta fue predicha en 1961 por Murray Gell-Mann y Yuval Ne'eman y descubierta al año siguiente en colisiones de piones contra nucleones. En estos experimentos también se descubrió la partícula llamada entonces x0, con masa del orden de los nucleones, que más tarde se conocería como eta prima.

Estos mismos autores propusieron el esquema de clasificación conocido como "modelo quark", que lo es de los hadrones en términos de sus quarks de valencia (constituyentes), es decir, los quarks (y antiquarks) que originan los números cuánticos de los hadrones. Estos números cuánticos son las etiquetas que distinguen los hadrones, y son de dos tipos. Uno viene de la simetría que define los estados de partícula (Poincaré), y la forman el espín, J, la paridad, P, y la
conjugación de carga (sólo definida para sistemas con todas las cargas internas nulas), C. El resto son los llamados números cuánticos de sabor, como el isospín, I, que se refiere a los quarks más ligeros que constituyen los piones (u y d), o la extrañeza, s. Este modelo, al restringirlo a los tres sabores de quarks más ligeros recién mencionados recibe el nombre popular de camino óctuple "The eightfold way", que proviene de la semejanza entre la representación del octete mesónico fundamental en el modelo de simetría SU(3) de sabor y el camino óctuple del budismo (rueda de Dharma: guía práctica sobre cómo juntar sabiduría, ética y disciplina mental en pos del fin del sufrimiento, o perfección y que consta de ocho elementos).

El modelo quark realiza la asignación estándar de números cuánticos a los quarks siguiente: espín 1/2, número bariónico 1/3, carga eléctrica 2/3 para el quark u y -1/3 para el d y el s. Los antiquarks tienen todos los números cuánticos internos opuestos. Además de los estados mesónicos de quark y antiquark ligados, el modelo también contempla estados de tres quarks (o antiquarks), los llamados bariones (antibariones) entre los cuales se cuentan el protón y el neutrón. Al definir el número bariónico de un quark como 1/3, los mesones lo tienen nulo y para los bariones es la unidad.

Mediante las reglas de producto directo de representaciones de grupos, y basándonos en la simetría SU(n_f), donde n_f es el número de sabores de quark considerados, es fácil predecir las representaciones en que deben alojarse los distintos estados hadrónicos que tendrán la misma
masa en la medida en que la simetría sea exacta y reflejarán mediante sus diferencias en la misma los efectos de ruptura de simetría. Cuando se comienza este ejercicio, del producto de las representaciones fundamental y antifundamental de SU(3) se obtienen los estados de suma directa de octete y singlete que llenan para espín cero piones, kaones y etas y para espín uno las resonancias rhos, omega, fi y K estrellas. Ambos exhiben paridad negativa.(Quedan pues los de paridad positiva, de los que hablaremos luego).

Análogamente, se obtiene para los bariones (al multiplicar tres representaciones fundamentales de SU(3)) que para espín 1/2 el multiplete fundamental es un octete y para espín 3/2 un decuplete. El primero acoge a neutrón, protón, Lambda, Sigmas y Cascadas y el segundo a las Deltas, las Sigmas estrella(*), las Cascadas* y la Omega. Precisamente fue la predicción de la existencia y números cuánticos (incluyendo masa) por Gell-Mann de este último estado con la
posterior ratificación experimental la confirmación espectacular del modelo. Y aún más, fue el segundo, el decuplete el que condujo a descubrir la existencia del color: el barión de espín 3/2 Delta++ necesita estar compuesto de tres quarks u con espines paralelos y momento angular orbital nulo y, por tanto, parece no poder satisfacer el principio de exclusión de Pauli (ya que los tres fermiones que lo componen estarían en el mismo estado cuántico). Aunque primero se postuló (Oscar Greenberg) su naturaleza de para-fermiones o la existencia de tres tripletes de quarks (Moo-Young Han y Yoichiro Nambu) para explicar esta violación, en un artículo escrito conjuntamente por William Bardeen, Harald Fritzsch y Murray Gell-Mann en 1973 y que apareció en los Proceedings de una conferencia celebrada en el Laboratorio Nazionale di Fracati propusieron la existencia de un número cuántico adicional, color, tal que para un valor mínimo igual a tres permitía que los quarks constituyentes de un barión tuvieran número cuántico de color distinto (lo que conciliaba la Delta++ con su naturaleza bariónica y el principio de exclusión de Pauli) y que el de quark y antiquark en un mesón se cancelara.

La teoría de grupos permite también deducir la regla de trialidad, según la cual la diferencia entre el número de quarks y antiquarks en cualquier estado de QCD debe ser múltiplo de tres (inlcuyendo el cero), lo que no excluye estados más allá del modelo quark, como los discutidos a continuación.

Actualmente, se entiende que el modelo quark se puede deducir a partir de QCD como la primera aproximación en un desarrollo formal en 1/N_C, donde N_C es el número de colores (tres en la naturaleza como prueba, por ejemplo, la cancelación de anomalías, o la desintegración del pion a dos fotones). Aun así, los efectos subdominantes en esta expansión predicen que la estructura de los hadrones es más compleja, de modo que la función de ondas de cualquier hadrón debe incluir pares quark-antiquark virtuales, así como gluones virtuales. Incluso puede
haber estados que no se puedan explicar en el marco del modelo quark. Entre ellos están las "glueballs" (que contienen sólo gluones), estados híbridos (que contienen quarks de valencia y también gluones) y estados multiquark (como los estados tetraqark, que contendrían dos pares quark-antiquark como partículas de valencia, o el barión pentaquark, con cuatro quarks y un antiquark). Todos ellos se llaman exóticos, si sus números cuánticos no se pueden explicar dentro del modelo quark (como los mesones con P=(-1)J y PC=-1), o normales en caso contrario.

A continuación revisaré los candidatos a partículas fuera del modelo quark para acabar con la recientísima evidencia anunciada públicamente por BELLE el pasado 13 de Noviembre de una medición que debe entenderse obligatoriamente fuera del modelo quark.

La existencia de los pentaquarks es una hipótesis debida a Maxim Polyakov, Dmitri Diakonov y Victor Petrov del Instituto de Física Nuclear de San Petersburgo en Rusia en 1997 que fue recibida con escepticismo. Sin embargo, en Julio de 2003 se comunicó una evidencia de la existencia de tal estado en experimentos llevados a cabo en LEPS por Takashi Nakano de la Universidad de Osaka, Japón, y por Stepan Stepanyan (para CLAS) en el Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) en Newport News, Virginia, EEUU. El presunto
pentaquark se desintegraba a los 10^{-20} segundos en mesón y neutrón, sembrando la duda de si no se trataría de la existencia separada de ambas partículas que experimentarían cierta ligazón molecular.

Posteriormente, bastantes grupos experimentales examinaron sus datos en el rango adecuado de energías y canales a la luz de esos resultados. Un total de 12 grupos comunicaron señales positivas de la existencia del estado pentaquark. Por ejemplo, dos experimentos de HERA, ZEUS y HERMES, y el experimento SVD (en Protvino) anunciaron la observación de un candidato a pentaquark con una significancia estadísitca de 4 y 8 sigma, respectivamente.

Sin embargo, la existencia del pentaquark seguía siendo muy discutida. Para clarificar la situación, la colaboración CLAS diseñó un experimento con el propósito definido de buscar pentaquarks. Mientras se analizaban sus datos, la colaboración alemana SAPHIR, obtuvo
resultados positivos, pero los de CLAS, mucho más precisos, con cientos de veces más datos, no fueron capaces de reproducir los resultados anteriores, no hubo evidencia alguna de pentaquarks.

Además, experimentos a energías mayores, como las fábricas de B's BaBar y Belle obtuvieron resultados negativos igualmente. A pesar de estos resultados negativos, LEPS volvió a obtener en 2005 evidencias de estados pentaquark. Y hoy por hoy el debate sigue abierto. Incluso ha aparecido un artículo hoy mismo (arXiv:0711.3215) que pretende explicar por qué hay experimentos que detectan los pentaquarks y otros que refutan su existencia.

Dos estados son los que han sido principalmente interpretados como tetraquarks: En 2003, la partícula X(3872) fue detectada por el experimento Belle en Japón, y hay gran controversia respecto a su naturaleza (mesón, diquark o molécula mesónica: D D*, en cuyo umbral se halla) y números cuánticos. El número entre paréntesis indica su masa en MeV. En 2004, el experimento SELEX informó de un nuevo candidato a estado tetraquark, el DsJ(2632), es decir, un estado con quarks c y anti-s (y quizá un par u-anti-u o d-anti-d), pero con espín todavía por determinar. En los últimos tres años se está descubriendo una serie de partículas de naturaleza por aclarar más allá del umbral de producción en abierto de quark c (es decir, que caben dos mesones encantados en el espacio fásico de la partícula producida). Destacan la Y(3940), que sí parece pertenecer a las predicciones teóricas del espectro de Charmonium, y la Y(4260) descubierta en el detector BaBar en SLAC en Menlo Park, California. Esta última estaría compuesta de un gluón ligado a un par quark-antiquark. Antes de pasar al reciente descubrimiento de BELLE, la Z(4430), describiré el otro sector en el que se cree haber encontrado estados más allá del modelo quark, el de los escalares, J^P=0^+.

En el sector de los mesones escalares llama la atención, en primer lugar, la disputa histórica (del orden de unos cuarenta años) sobre la existencia de la sigma como partícula, o como estado ligado de dos piones correlacionados. En todo caso, el número de estados detectados parece difícil de encajar (atendiendo a sus masas y números cuánticos) en el modelo quark. Hay dos explicaciones alternativas principales para la mayoría de los estados: o bien son mesones, o bien estados de dos pares quark-antiquark. En el primer caso, el espectro debería tener a_0 y f_0 como partículas más ligeras, kappa_0 después y f_0' como la más pesada. En el segundo sería exactamente al revés. Si uno supiera qué partícula identificar con los estados triplete y singlete
anteriores todo se reduciría a mirar el espectro y quedaría la duda aclarada. Sin embargo, existe toda un pléyade de partículas escalares con masas de distribución irregular: sigma(441-i 272), f_0(600), kappa(658 - i 289), kappa(800), a_0(980), f_0(980), f_0(1370), kappa_0^*(1430), a_0(1450), f_0(1500), f_0(1710), kappa_0*(1950). Si se identifica la f_0 de que se hablaba al principio con la sigma, la kappa_0 con la kappa(658) y las a_0/f_0 con l0s estados de 980 MeV, la hipótesis más plausible sería la del par de parejas quarks-antiquark. Parece haber evidencias también de que la f_0(1500) sería la glueball más ligera y la f_0(1700) el primer estado excitado de este tipo.

Finalmente, lo que de confirmarse la medida sería irrefutable es que el estado Z(4430) no se puede explicar como estado quark-antiquark. Se halla más allá del umbral de producción c-anti-c, por lo que contendrá este par. Su carga deberá ser explicada por un par quark antiquark d-anti-u adicional. El descubrimiento del bosón Z(4430) se describe en un artículo enviado a Physical Review Letters el 22 de Octubre. Para más detalles, ver la nota de prensa en http://www.kek.jp/intra-e/press/2007/BellePress11e.html

Quedaría así definitivamente abierta la puerta a estudiar la espectroscopía de QCD, como algo mucho más rico que las predicciones del modelo quark. Aunque no convendría olvidar lo mucho que ha ayudado éste a entender el mundo hadrónico, parece hora de completarlo.

lunes, 19 de noviembre de 2007

Presentación de Raúl Lacomba

Mi nombre es Raúl y soy de Valencia. Acabé la licenciatura en física en el año 2006 con la especialidad de óptica y física aplicada, y con muchas ganas inicié la andadura hacia el doctorado, pasando por el máster de optoelectrónica, introduciéndome en el grupo de altas presiones del departamento de Física Aplicada e Instituto de Ciencia de los Materiales de la Universidad de Valencia (ICMUV).

El grupo al que pertenezco es experimental y nos dedicamos al estudio de materia condensada en condiciones extremas de alta presión y alta temperatura. Las técnicas empleadas en nuestro laboratorio para conseguir tales condiciones se reducen básicamente a dos: celda de diamantes (DAC = Diamond Anvil Cell) y celda de gran volumen.

El principio básico para conseguir altas presiones pasa por ejercer una fuerza sobre un mínimo de superficie. De ahí que la celda de diamantes consista básicamente en enfrentar las caras pequeñas de dos diamantes con una forma prácticamente circular de 0.5 mm de diámetro. El diamante es el material más duro conocido hoy en día, además de la amplia ventana óptica que presenta (infrarrojo-visible-ultravioleta y transparente a los rayos X). De ahí que sea el material óptimo para la combinación de medidas ópticas con alta presión. Uno 'construye' cuidadosamente una cavidad de presión, haciendo una huella de los diamantes en una junta metálica, a la que luego en su zona central le practica un agujero de unas 200 micras de diámetro. En el interior de la cavidad fabricada, se introduce la muestra objeto de estudio de dimensiones: 100x100x20 micras^3 rodeada de unas pequeñas esferas de rubí (diámetro comprendido: 2 - 5 micras) que nos permitirán obtener la presión en el interior de la cavidad mediante una medida de fotoluminiscencia (ya que el doblete de fotoluminiscencia del rubí está calibrado con la presión), finalmente la cavidad se rellena con un líquido (normalmente es una mezcla de metanol-etanol-agua en las proporciones 16:3:1) que actuará como medio transmisor de la presión con el fin de tener condiciones lo más próximas a la hidrostaticidad. Una vez 'cargada' la celda, en el laboratorio aquí en Valencia hacemos medidas de absorción óptica en el rango NIR-visible-UV, o bien viajamos a los sincrotrones (ESRF, Francia; SOLEIL, Francia; DIAMOND, Reino Unido; APS, Estados Unidos; ALBA, próximamente en Barcelona!!!) para hacer medidas de rayos X in situ pudiendo descifrar los cambios estructurales que sufre la materia por el efecto de la presión. La alta presión se puede combinar con la alta temperatura, bien calentando toda la celda haciendo pasar una corriente o bien mediante una técnica de calentamiento láser. En la celda de gran volumen se enfrentan dos yunques de carburo de tungsteno cuyas caras circulares tienen un diámetro de unos 2 mm, permitiendo trabajar con muestras más grandes, además de permitir la síntesis de nuevos materiales obtenidos mediante calentamiento y presión. Existen muchos modelos, pero básicamente en nuestro laboratorio nos permite hacer medidas de transporte (conductividad, efecto Hall...) y de rayos X en los sincrotones.

La física de la materia bajo altas presiones es muy rica, encontrando nuevos fenómenos magnéticos, de supercoductividad… Además es una herramienta básica para la geofísica y la comprensión del funcionamiento de la materia en otros planetas. Hoy en día en los laboratorios más especializados se pueden llegar a alcanzar presiones de hasta 500 GPa - 1 bar = 0.0001 GPa - (en el centro de la Tierra se estima que hay unos 300 GPa) y a temperaturas cercanas a los 6000 K.

En particular yo estoy estudiando una familia de materiales con gran interés tecnológico. Se trata de los compuestos del tipo ABO4 (A = metal de valencia +2 y B = W ó Mo) que cristalizan bien en la estructura tetragonal scheelita o en la estructura monoclínica wolframita. El objetivo sería establecer su diagrama de fases p-T así como sus propiedades ópticas en un amplio rango de presiones y temperaturas.

Me gusta mucho la física, cualquier rama la encuentro interesante y me motiva conocerla y entender el porqué de su utilidad, es decir, porqué ha habido gente que se ha dedicado en pensar un problema en particular y lo ha llevado lo suficientemente lejos como para que nos llegue hoy en día. Incluso es muy curioso investigar en como los problemas han ido pasando de unos físicos a otros a lo largo de la historia y cómo se han acabado por solucionar. Me gusta escribir una y otra vez las mismas ecuaciones que se ha planteado otra gente y llegar a entenderlas de la forma más sencilla, de esta manera uno está preparado para comunicar lo que ha comprendido y si hay suerte e inspiración poder mejorar ó llegar más lejos en el problema. De ahí que mi motivación fundamental en este proyecto sea poder entender entre todos de la forma más sencilla cualquier fenómeno físico que nos parezca interesante, para luego poder 'llevárselo' a la gente y que disfrute y que entienda porqué se ha hecho física, se hace física y se hará física. Dos de los grandes problemas en los que me gusta pensar es la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica. Dos teorías realmente jóvenes y de las que todavía hay mucho que hablar y comprender. Yo soy más bien tirando hacia experimental (aunque la física teórica me parece una de las siete maravillas creada por la mente humana, aunque ésta no aparecía en la famosa lista y yo me pregunto ¿por qué?) así que lo que yo me planteo es situaciones prácticas dentro de estas teorías y que espero poder compartir con vosotros a lo largo de las reuniones.

Presentación de Carlos Mayoral

Hola a todos, soy Carlos Mayoral y estoy haciendo el doctorado en el dpto de física teórica en la universidad de valencia (suena un poco a barrio sésamo esta frase, pero ahí va para los que no me conozcáis.) Siento tardar en escribir y no haber podido ir a las reuniones, últimamente estoy muuuuuuy disperso en todos los sentidos.

Aquí va un poco lo que hago, pero no os lo toméis muy a pies juntillas porque aún no sé lo suficiente (por no decir que no sé casi nada:)) para hablar del tema.

Como sabéis agujeros negros en 4 dimensiones sólo hay uno gracias al teorema de "no pelo" (que dice que sólo hay una posible métrica de agujero negro, con parámetros masa, momento angular y carga), y por supuesto es estable (ahí está y ahí seguirá básicamente) bajo perturbaciones de la métrica. Si nos vamos a más de 4 dimensiones todo se va complicando: aparecen nuevas topologías de agujero negro distintas a la esférica, y el teorema de "no pelo" se viola en muchísimos sentidos, apareciendo diversas soluciones con horizontes no esféricos y caracterizados por parámetros adicionales.

Pero, porqué irnos a más de 4 dimensiones? Primero porque es la moda:), más grados de libertad más posibilidad para que te encajen cosas, como coinciliar mecánica cuántica y relatividad, unificaciones varias, para usar técnicas de cuerdas... Y en lo que a mi trabajo se refiere, porque existe una conjetura por la cual agujero negros clásicos (o sea, relatividad general) en 5D en un espacio de anti-deSitter son duales (proyectándolos sobre una brana) a agujero negros corregidos cuánticamente en 4D. Es decir, se podría estudiar lo cuántico (que es complicado y por ahora imposible pasada la escala de planck) con lo clásico en 5D. El argumento que lleva a esta conjetura está basado en la conjunción de escenarios de Randall-Sundrum (vivimos en una brana dentro de un bulk de 5D a dónde sólo llega la gravedad) con la correspondencia AdS/CFT (teorías con gravedad en un espacio de anit-deSitter son duales a teorías de campos conformes sin gravedad en la frontera de dicho espacio). De todos modos eso no es muy importante, si queréis ya lo comentamos un día por si no habéis tenido la desgracia de tener que leer esas cosas:)


Dentro de ese contexto, la solución más sencilla de agujero negro en 5D es la black string, básicamente un cilindro donde cada sección transversal sería un Schwarzschild. Lo que estamos estudiando ahora es la inestabilidad existente en estos agujeros negros para perturbaciones de la métrica y cuál sería el destino final de dicho agujero negro. Respecto al argumento de holografía que os he comentado nos gustaría estudiar el efecto Hawking vía la dualidad, es decir, con relatividad general clásica en 5D.


Poco más por ahora, no creo que me haya explicado muy bien, pero si a cualquiera le interesara puede hacerme la pregunta que quiera, lo malo es que no creo que sepa responderla:)

Bueno gente, un saludo fuerte a todos y suerte.

jueves, 15 de noviembre de 2007

Una representación curiosa

Contribución de Avelino Vicente
Si representamos en escala logarítmica las masas de las partículas del Modelo Estándar podemos ver algo realmente sugerente. Así como el resto de partículas se encuentran agrupadas en unos pocos órdenes de magnitud, los neutrinos viven en una escala muy baja. En la actualidad las mejores cotas a la masa del neutrino proceden de cosmología, habiéndose determinado que la suma de las masas de los tres neutrinos debe ser menor que ~1 eV, un valor muy diferente al que nos acostumbran el resto de partículas. ¿Qué indica esto? En mi opinión (y la de la comunidad teórica), esto parece señalar que la masa del neutrino tiene un origen un tanto especial. Así como el "mecanismo de Higgs estándar" parece suficiente para dar explicación a las masas del resto de partículas, en el caso del neutrino parece necesario (1) un origen totalmente diferente, o (2) la combinación de dicho mecanismo con algún ingrediente adicional. Sólo así se podrá obtener una explicación "natural" de la extrema pequeñez de la masa de nuestros queridos neutrinos.

miércoles, 14 de noviembre de 2007

Presentación de Avelino Vicente

Hola, soy Avelino, otro de los tantos interesados por la física que han decidido embarcarse en la locura del doctorado. Tras terminar la licenciatura en física en el 2006 y disfrutar de un gozoso máster en física avanzada en la temporada 2006-07, comienzo ahora mi andadura por
los senderos de la investigación. Soy de Valencia (concretamente de Puerto de Sagunto), aquí realicé mis estudios y aquí he iniciado mi doctorado, aunque me gustaría mucho poder conocer otras gentes y lugares lejanos, por lo que espero que mi profesión me brinde esa oportunidad.

En el plano profesional debo destacar que soy físico teórico y trabajo en el IFIC. Mi investigación se centra en el neutrino, esa partícula tan misteriosa que tantos trabajos está provocando recientemente. Como muchos ya sabréis, recientemente se ha descubierto que el neutrino tiene
masa. Esto es algo totalmente inesperado, así que requiere una explicación que vaya más allá de lo que establece el Modelo Estándar de la física de partículas. Mi trabajo consiste en dar ese paso: comprender el origen de la masa del neutrino.

Me gustaría explicar cuál es el meollo de la cuestión:

1) ¿Cómo sabemos que el neutrino tiene masa?

Durante mucho tiempo han existido problemas sin solución relacionados con los neutrinos. El más famoso de ellos es el "problema de los neutrinos solares". En el Sol se producen neutrinos en numerosos procesos nucleares. Conociendo los mecanismos internos de nuestra estrella podemos predecir cuántos se producen y emiten, y cuántos podemos recibir y detectar en la Tierra. El problema es que dicha cantidad no coincide con la que realmente detectamos. Hay un gran déficit. Similares fenómenos se habían observado también con neutrinos procedentes de otras fuentes, siendo siempre inferior la cantidad observada a la cantidad predicha por los modelos. ¿Qué sucede? ¿Por qué faltan neutrinos? Al final, tras años de especulación, diversos
experimentos han podido explicar esta "desaparición" de los neutrinos basándose en un fenómeno conocido como "oscilaciones de neutrinos". Y la gracia del asunto está en que para que sea posible este fenómeno los neutrinos han de tener masa. Así que...

2) ¿Qué tipo de modelos se proponen?

Muchas extensiones del Modelo Estándar (en el que los neutrinos tienen masa nula por construcción) intentan dar cuenta de este problema. Mi trabajo se centra en modelos supersimétricos con violación de Paridad R. Dicho de una forma más plana... trabajo en modelos que mezclan supersimetría (un tipo de modelos creados para resolver un problema teórico del Modelo Estándar conocido como "problema de la jerarquía") con la violación de una simetría llamada Paridad R (que básicamente es el número leptónico). Con todo eso y un poquito de trabajo se puede explicar la masa de los neutrinos y predecir qué observables pueden confirmar o refutar la teoría. Veremos qué dice LHC.

Por otro lado, también me gustaría comentar que tengo interés, a un nivel divulgativo, por otros temas de actualidad en física: gravedad cuántica, fundamentos de teoría cuántica, cosmología, modificaciones de la gravedad, nuevas tecnologías (por ejemplo, las basadas en superconductores)... así que no creo que me aburra en nuestras reuniones.

Así termino, disculpándome por mi larga presentación y esperando la próxima reunión de "Terapia de física". Un saludo. Avelino.

Presentación de Paula Tuzón

Hola a todos. Yo hice ayer mi presentación brevemente, pensaba comentar de qué irá mi trabajo en cuestión y acabe alargándome en la motivación, que no es menos importante y supongo que es, por ahora, lo que tengo más tangible.

Como dije, yo trabajo con un grupo de Física-Teórica-DePartículas
-Fenomenología, para salvar confusiones. De hecho en el grupo hay más líneas de investigación a parte de la fenomenológica, pero están recién nacidas. Dentro de la fenomenología estoy centrada en el marco de la interacción fuerte a bajas energías, interacción difícil de tratar a nivel de cálculo por ser no perturbativa en ese rango energético; entre las alternativas de cálculo que existen hoy en día (hay muchas muy interesantes, algunas muy conocidas como lattice QCD, modelos de hadrones y teorías efectivas, y otras menos conocidas por ser más recientes como las teorías duales, etc. (sí, el etcétera va porque no sé más)) mi grupo trabaja esencialmente con la Teoría Quiral de Perturbaciones y sus extensiones, que no es más que una teoría efectiva que se aprovecha de la simetría quiral (rota posteriormente, por supuesto) para describir el mundo de los hadrones como estados asintóticos de la teoría, hadrones en lugar de quarks. Y eso basta para lo que queremos. Como dije ayer, la ventaja que tienen las teorías efectivas frente a otro tipo de alternativas es que siempre sabes cuál es el error que estás cometiendo frente a la teoría "básica" o general, y eso pensamos que es muy importante.

Mi trabajo, sin embargo, no tiene como objetivo profundizar en las predicciones de observables que puede dar la teoría quiral debido a los procesos en los que interviene la interacción fuerte a bajas energías, sino que quiere aprovecharse de lo que hasta ahora conocemos, de este formalismo, para analizar si podrá haber, en caso de que exista física más allá del modelo estándar, nuevas fuentes de violación de CP en ciertas desintegraciones hadrónicas de los Taus (hadrónicas! este proceso es QCD a bajas energías). Es decir, que mi trabajo en principio está pensado para "prevenir" bajo qué condiciones según qué nuevas partículas puedan existir puede haber una fuente de violación de CP. Es un trabajo recopilatorio en cierto modo: Qué modelos hay más allá del modelo estándar que me den una partícula que pueda contribuir como intermediaria en cierta desintegración (desintegración que tiene contribución de corrientes hadrónicas); en el caso de que la haya, habrá una interferencia entre el diagrama del modelo estándar y el de la nueva partícula, entonces, ¿puede haber violación de CP? ¿cómo es esa interferencia? ¿hay fases débiles o fuertes? ¿bajo qué rango de parámetros? ¿qué me dice el laboratorio?

La búsqueda de nuevas fuentes de violación de CP o el descarte de que puedan existir en cierto "lugar" de la física es, creo yo, el objetivo más claro que tiene mi trabajo. ¿Para esto tanto rollo?

Por otra parte, mis intereses en cuanto a este proyecto que habéis arrancado son los que más o menos todo el mundo ha citado, en definitiva: facilitar la comunicación entre nosotros y cara al exterior.

Nos vemos.

Paula.

Resumen reunión_1 (día 13/11/2007)

Ayer se celebró la primera reunión de terapia de física. Los asistentes fueron: Avelino, Pablo Arnalte, Paula, Carlos Navarrete y Raúl, con los despistes de Esther, Pancho y Alejandro... Tal y como se acordó hicimos las presentaciones pertinentes y se expusieron los intereses generales de cada uno. Con el fin de ir teniendo material, pensamos que sería una buena idea que cada uno (el que quiera) se presente (brevemente) en el blog y exponga sus intereses. Así que os animo a todos a que mandéis un mail a la dirección terapiadefisica@gmail.com.

La mayoría de los presentes coincidimos en que un tema interesante a debatir en las reuniones sería los fundamentos de la mecánica cuántica: colapso de la función de onda, "Bell's inequalities"...; con el doble objetivo de por un lado el que quiera pueda profundizar en el tema, y por otro poder obtener material divulgativo.

Conforme se vaya incorporando gente a las reuniones esperamos por supuesto su presentación 'en vivo' -a parte de su presentación en el blog-.

Ya adelanto que la próxima reunión será el próximo 27 de noviembre a las 19:00 horas en el aula 4104 de la facultad de física.


lunes, 12 de noviembre de 2007

AULA 4104 para la reunión de mañana

Finalmente nos han asigando el AULA 4104 de la facultad de física para llevar a cabo la reunión de mañana (día 13 de noviembre 2007), por tanto, a las 19:00 horas nos vemos allí (en lugar de en el seminario de física aplicada). Saludos.

domingo, 11 de noviembre de 2007

Pablo Roig se presenta desde la distancia...

Hola, soy Pablo Roig, estudiante de doctorado de Física Teórica desde Otonyo de 2004. Al iniciar el doctorado estuve dudando entre temas tan diversos como la Gravedad Cuántica, la Física Hadrónica en el medio nuclear, la extensiones del modelo estándar para explicar la masa de los neutrinos y, finalmente, la fenomenología de la interacción fuerte a energías bajas e intermedias, que es donde al final me quedé.

Mi tesis está siendo codirigida por Antonio Pich y Jorge Portolés (ambos en el IFIC) y su objetivo es el cálculo de las desintegraciones hadrónicas del leptón tau a tres mesones cuya parte de hadronización se estudia en el marco de la llamada Teoría de Resonancias Quiral. En la estancia pasada inicié una colaboración con los profesores Nora Brambilla y Antonio Vairo, de la Universidad de Milán, dedicada a estudiar las desintegración inclusiva a hadrones del mesón pesado eta_b, en la que también participa Miguel Ángel Sanchís (UV e IFIC). En esta estancia no estoy teniendo tanta suerte y trabajo en temas ya abiertos antes (el profe de aquí no acaba de hacerme caso). En resumen, mis intereses laborales actuales se centran en el estudio de la interacción fuerte y el problema de la hadronización en cualquier rango de energías. De cara a un futuro me gustaría hacer algo de Nueva Física (ahora que ya voy entendiendo el Modelo Estándar de Física de Partículas) y seguir profundizando en el empleo de las teorías efectivas que he venido usando hasta ahora.

Más allá de mi trabajo, me interesa la Física, sin divisiones ni etiquetas, y cada vez más la Física divulgativa (será por las cosas profundamente poco pedagógicas que a veces le toca leer a uno). En realidad, y creo que como a todo el que está metido en esto, a mí me gusta aprender (aunque a veces eso cueste un duro estudio).

Para la siguiente reunión, estando todavía fuera no me atrevería a proponer un tema de discusión. La interacción con gente de la facultad o de secundaria vía charlas me parece una excelente idea.

Sin más, aprovecha la ocasión para saludaros;

Pablo

Premi de Comunicació Científica «Joan Lluís Vives»

Contribución de Pablo Arnalte Mur y Susana Planelles Mira.


Premi de Comunicació Científica "Joan Lluís Vives"

Convocat per la xarxa d'universitats Institut Joan Lluís Vives. Edició 2007

L'Institut Joan Lluís Vives convoca el premi de comunicació científica «Joan Lluís Vives» amb l'objecte de fomentar les habilitats comunicatives dels estudiants de doctorat, d'acord amb les següents bases:

1. Podran participar aquelles persones que tinguen inscrita i sense defensar públicament, amb data anterior al 31 d'octubre del 2007, una tesi doctoral en un programa de doctorat d'alguna de les universitats de la Xarxa Vives.

2. Per a participar caldrà presentar un article periodístic d'una extensió màxima de 8 fulls (1.800 caràcters per full) la temàtica del qual haurà de ser la de la mateixa tesi doctoral, que faça incidència, sobretot, en l'interès científic i social de la recerca en curs.

3. Cada autor només podrà presentar un únic article, escrit en català, original, inèdit i no premiat en altres concursos, emmarcat en una de les dues modalitats següents: (a) ciències socials i de l'educació, i humanitats i (b) ciències bàsiques, ciències de la salut, enginyeries i arquitectures.

4. Hi haurà dos premis indivisibles, un per modalitat, de 1.500 euros i la publicació dels dos articles guanyadors en la revista El Temps. Els premis en metàl·lic se subjectaran als impostos o retencions vigents segons la llei.

5. Els articles s'han d'enviar abans del 31 de gener de 2008 a la Càtedra de Divulgació de la Ciència de la Universitat de València (av. Blasco Ibáñez, 13 – 46010 València). També caldrà enviar-los per correu electrònic a l’adreça pcc@vives.org. Caldrà adjuntar-hi l'acreditació de la inscripció de la tesi en un programa de doctorat, així com de no haver estat defensada prèviament, signada pel director del departament.

6. El jurat estarà constituït per professorat de les universitats de la Xarxa Vives i altres professionals vinculats a l'àmbit del premi.

7. El jurat podrà declarar deserts els premis establerts.

8. La participació en aquest concurs implica l'acceptació total de les seues bases. Qualsevol dubte que puga sorgir el resoldrà el jurat.

9. La decisió del jurat es farà pública coincidint amb la reunió del Consell General de la Xarxa Vives que tindrà lloc a l’abril de 2008, a la Universitat Rovira i Virgili.


Més informació.

Curso de Introducción a la Comunicación Científica para Investigadores

Contribución de Pablo Arnalte Mur y Susana Planelles Mira.


La Red de Universidades Valencianas para el fomento de la I+D+i, en el marco de la iniciativa Año de la Ciencia 2007, organiza un curso sobre 'Comunicación Científica para Investigadores'.

La información acerca de la inscripción, lugar donde se llevará a cabo el curso y el programa a seguir, se puede encontrar en el siguiente enlace.


Aquí mostramos un resumen de la información del curso que se llevará a cabo en valencia:

Curso Valencia
Fecha: 19 de NOVIEMBRE de 2007.
Lugar: Aula Magna de La Nau, Universitat de València. C/ La Nave, 2. Valencia.
Inscripciones: Hasta el 16 de noviembre. Correo electrónico (ruvid@ruvid.org) o por teléfono en el 963877067. Inscripción gratuita.

sábado, 10 de noviembre de 2007

Próxima reunión y temas a tratar

*La próxima reunión se celebrará el próximo martes a las 19:00 h en el seminario del Departamento de Física Aplicada (edificio blanco, mirando hacia el IFIC puerta derecha, piso 0 al fondo). Si el lunes consigo el aula os mandaré un mail y se actualizará en el blog el nuevo lugar de reunión –mismo día y misma hora-.

** Pensamos en la reunión celebrada el día 8-11-2007 que en la primera reunión estaría bien presentarnos cada uno, comentar lo que estamos haciendo y sugerir (el que quiera) los temas que a cada uno le interesaría tratar a lo largo de las distintas reuniones. Se ruega no se superen los 10 minutos de exposición.

En fin, saludos a todos, y nos vemos el martes que viene. Cualquier sugerencia u olvido que haya podido tener nos dudéis en comentarlo bien en el blog o por mail. Gracias.

Situación del aula para las reuniones

Ya me he puesto en marcha respecto a este punto y la cosa pinta muy bien, he hablado con Chantal Ferrer (vicedecana de la facultad de física) y en un principio apoya nuestra propuesta, no planteando ningún problema para conseguir un aula de la facultad de física. Me ha comentado que hace falta este tipo de movimiento e implicación por parte de los estudiantes; de hecho cuando tengamos un plan estable me ha dicho que ya hablaremos sobre la opción de poder implicarnos en proyectos ya iniciados por ellos y demás (aquí entraría el cuarto punto de la propuesta inicial, es decir, "darnos a conocer").

Así, he hecho una petición formal en secretaría, lo que ocurre es que hasta el lunes no lo va a tratar la administradora que toca, por tanto, no puedo asegurar que el martes que viene la reunión sea en un aula de la facultad, aún así no habrá ningún problema en llevarla a cabo en el seminario del departamento de física aplicada.

Objetivo y funcionamiento del blog

El objetivo de este blog es mantenernos a todos informados sobre los puntos más importantes que se vayan hablando en las reuniones que hagamos. De este modo aquellos que no puedan asistir a todas las reuniones puedan enterarse e incluso participar a distancia.

También la idea del blog es que lo que hacemos llegue a más gente y se llegue a convertir en un recurso de física. Por esto, de momento podemos empezar con un blog hasta que llegue un momento en que se nos quede pequeño y necesitemos una web.

Por supuesto en el blog sería muy interesante poder añadir todas aquellas noticias que nos pueden interesar a todos a cerca de la universidad, doctorado, física de las que la mayoría de las veces no nos enteramos todos.

¿Cómo va a funcinar? Todo aquello que cualquiera considere interesante para publicar en el blog lo podéis mandar a la dirección de gmail

terapiadefisica@gmail.com

y puesto que uno ha de encargarse de moderar el blog, si os parece bien, yo mismo iré pasando lo que mandéis en los mails al blog. Cualquier cosa general que se tenga que enviar referente al proyecto se hará por mí también desde esta dirección.

Resumen de la reunión de apertura

El día 8 de Noviembre de 2007 se llevó a cabo la reunión de apertura del proyecto 'terapia de física'. Los allí reunidos coincidimos en que vale la pena intentar sacar este proyecto adelante, extrayendo las siguientes conclusiones:

1º) El objetivo inicial que nos planteamos es comenzar por 'explotar' el primer punto de la propuesta inicial, es decir, "hablar por hablar de física". De esta manera podremos reforzar nuestra actitud como grupo, motivarnos y comenzar a sacar trabajo que más adelante podamos
exponer a gente de secundaria y de la licenciatura en física.

2º) El segundo punto de la propuesta inicial, es decir, "Seminarios y actualidad", pensamos en poder adherirnos al ya constituido 'pedestrian', organizado por Pablo Roig, siempre que a él le parezca bien. Cuando vuelva de su estancia lo comentaremos con él a ver cómo se podría organizar todo.

3º) Respecto a la infraestructura: quedamos en llevar a cabo reuniones cada quince días los martes a las 19:00 h, empezando el próximo martes día 13 de Noviembre de 2007. Respecto al lugar, concluimos que la mejor opción es solicitar un aula de la facultad de física.

4º) Puesta en marcha del blog que estáis visitando.


martes, 6 de noviembre de 2007

Reunión de apertura

La primera reunión será el jueves 8 de noviembre a las 19:00 horas en la cafetería de ciencias.