partículas

Como decíamos, hasta la relatividad nos teníamos que conformar con el apaño de usar su relación con peso para poder ir tirando con el concepto de masa. De hecho, es una relación que el propio Newton se sacó de la manga. Dijo «la masa que aparece en la ley de gravitación universal es la misma que sale en la segunda ley de mi mismo». Y como funcionó, pues se quedó contento.

Pero bueno, ¡este Newton era un chapuzas!. Hace una teoría y consigue que funcione pese a que está tan mal fundamentada que sus dos magnitudes principales no están bien definidas.

Todo esto cambió radicalmente cuando nació la que probablemente es la ecuación más conocida de la historia (aunque la segunda le disputa el puesto): la energía es igual a la masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado. Y aquí, todo es perfecto: sabemos qué es la energía y sabemos la velocidad de la luz. Sólo tenemos una magnitud por conocer, la masa. Y cómo sólo tenemos una incógnita, podemos usar esta ecuación para definirla.

Leer más

Muchas veces empiezo estos artículos recordando cómo la ciencia-ficción muestra un concepto científico real, para después intentar explicar las diferencias que pueda haber con lo que dice la ciencia rigurosa al respecto.

Sin embargo, hoy no me hace falta. El concepto de energía está tan presente en la sociedad que oímos hablar de ella en los tele noticias a diario. La hemos cosificado, incluso personificado, hasta la saciedad.

En realidad, es un concepto muy sencillo, se puede explicar en 5 palabras. Pero todos sabemos que lo más sencillo en ocasiones se convierte en lo más complicado. Pero bueno, vamos al grano y digamos esas cinco palabras. La energía es:

Leer más

En la redacción de Xataka Ciencia hemos recibido un mensaje de Álex Velasco pidiéndonos que hablemos sobre la radiación, palabra que en los últimos tiempos escuchamos a diestro y siniestro por la televisión, en referencia a lo que está pasando en Fukushima. Voy a intentar contentarle, aunque procuraré hablar en general, no centrándome únicamente en la radiación de origen nuclear.

Bien. Radiación. Como ocurre con muchos términos científicos, el uso variopinto que le damos en en lenguaje cotidiano no es la más adecuada desde el punto de vista físico. Y si nos metemos en la ciencia ficción, ya ni te cuento.

Leer más

Como íbamos diciendo, en una partícula virtual las relaciones que normalmente existen entre las magnitudes físicas de cualquier partícula no tienen por qué cumplirse. En particular, nos interesan dos magnitudes, que seguro que conocéis de sobras: energía y momento.

Normalmente, hay una sóla ecuación que relaciona esas dos variables y la masa de la partícula, E² = m² c⁴+c²p². Eso quiere decir que, dado el valor una variable, automáticamente podemos saber la otra simplemente resolviendo la ecuación.

Leer más

Como íbamos diciendo, las partículas virtuales se caracterizan principalmente en que pueden saltarse algunas leyes de la física.

El motivo es que, al ser partículas efímeras, sólo existen como parte de un proceso más amplio. En consecuencia, es imposible hacer una medición sobre ellas. Si se hiciera una medición sobre ellas, significa que sería una partícula externa al proceso, ya que ha sobrevivido lo suficiente para llegar al “detector”; y por lo tanto no sería virtual.

Como nos enseñó el gato de Schrödinger, aquellos objetos cuánticos sobre los que no podemos efectuar mediciones, existen en superposición de estados; es decir, su estado es una especie de mezcla de los estados base. Y en esta mezcla, las propiedades de la partícula se obtienen como una especie de promedio sobre los valores de cada estado base.

Leer más

Hace unas semanas, cuando hablábamos de los diagramas de Fenyman, contraje una deuda con todos vosotros: me comprometí a dedicar unos artículos a explicar qué diablos son las partículas virtuales. Y aunque vosotros no habéis reclamado la deuda (algo nada típico en vosotros, ¿os encontráis bien?), a mi me gusta cumplir, así que allá vamos.

Empecemos por recordar en qué contexto nos encontramos por primera vez con este concepto tan controvertido. Las partículas virtuales se representan en un diagrama por líneas internas, que empiezan en un vértice de interacción y terminan en otro (o, en algunos casos, ¡en el mismo!).

Son, por lo tanto, partículas extremadamente fugaces. Aparecen y desaparecen en diferentes fases de la misma interacción, nunca llegan a ver el mundo exterior. Y, sin embargo, son increíblemente importantes.

Leer más

Como íbamos diciendo, nosotros sólo tenemos acceso a detectar las partículas externas a un diagrama. Es decir, aquellas que entran al principio de todo, y las que salen después de todo el proceso. Todo lo que ocurre en medio es completamente inaccesible a cualquier observación.

Y esto no es una limitación de la tecnología. No es que necesitemos microscopios más potentes. Es que si se produjera una observación durante el proceso de la interacción, la propia interacción cambiaría. Es una limitación fundamental de la teoría, insalvable.

Al lector avispado, que haya consumido mucha divulgación, la situación que acabo de descubrir le sonará familiar. Hay un experimento muy famoso en que pasa algo similar: la doble rendija.

Leer más

A estas alturas ya sabemos más o menos todo a cerca de como construir diagramas de Feynman. Por lo menos para el caso más sencillo, QED, donde sólo hay un vértice posible. Recordad que se trata de un vértice de tres lineas, un fotón y dos cargas (que puede ser una sóla partícula cargada que sobrevive al vértice, o bien un par de partícula-antipartícula).

A partir de ese, podemos dibujar todos los diagramas posibles, y los hay infinitos. La única condición es que todos concurran las tres lineas mencionadas, y se cumplan todas las leyes de conservación.

El primer paso para dibujar un diagrama es enumerar las partículas que entran y salen del diagrama. Es decir, las líneas externas. Representan las partículas que nosotros enviamos a la interacción por un lado, y las que recibimos como resultado por el otro.

Siguiendo las reglas que hemos ido estudiando a lo largo de estos artículos, estas líneas pueden entrecruzarse. Tanto entre ellas como con lineas internas, que empiezan y terminan en vértices.

Las lineas internas de un diagrama representan partículas que se crean y desaparecen en un intervalo de tiempo muy corto. Reciben el nombre de partículas virtuales. Al ser tan fugaces, nosotros no tenemos acceso a ellas, sólo podemos acceder a las líneas externas.

Leer más

Hagamos un pequeño resumen. Hasta ahora, hemos visto que en los diagramas de Feynman representamos la trayectoria de las partículas que intervienen en una interacción.

Dichas líneas se cruzan en vértices de interacción, donde las partículas intercambian energía (si la misma línea sale y entra del vértice) o bien se destruyen o se crean (si las líneas sólo entran o sólo salen del punto).

Además, sabemos que no podemos poner líneas en un vértice sin ton ni son. Tienen que cumplir unas cuantas leyes de conservación muy estrictas: energía, momento, carga eléctrica, (algunos) números cuánticos, etc. Pero la cosa no acaba ahí. Incluso si nos aseguramos que que se cumplen todas las leyes de conservación, no podemos poner las líneas que queramos en un vértice.

Leer más