España es una de las 10 potencias mundiales en física teórica. El pasado lunes, 19 de septiembre, se inició la edición de 2011 del congreso «Días sobre el Higgs en Santander,» que desde el año 2008 reune en nuestro país a la crème de la crème en la física del bosón de Higgs. Organizado por el Instituto de Física de Cantabria-IFCA, centro mixto de investigación del CSIC y de la Universidad de Cantabria, la cuarta edición de este congreso promete ofrecer nuevas noticias sobre la búsqueda del Higgs en el LHC del CERN y en el Tevatrón del Fermilab. Por desgracia para los que no nos encontramos en Santander estos días, las transparencias de las charlas todavía no han aparecido en internet (cuando lo hagan aparecerán aquí). Por desgracia para quien esto escribe, las noticias más interesantes serán divulgadas a pie de pasillo, ante una mesa de canapés o regadas con una cerveza en la barra de un bar. Seguro que nos enteramos en las próximas semanas, pero ahora hay que ser pacientes. Para los interesados en más información recomiendo leer a Manuel, «El IFCA organiza el congreso “Días de Higgs en Santander 2011”,» Teknociencia.com, Sep. 14th, 2011, que incluye varios videos youtube sobre el Higgs (bien conocidos, aunque quizás no para todo el mundo). También merece la pena leer a Philip Gibbs, «Higgs Days at Santander,» viXra log, Sep. 18th, 2011. Yo no he comentado nada al respecto en este blog hasta ahora porque estaba esperando a que aparecieran las transparencias de las charlas en la web indico del congreso; aún no han aparecido, cuando lo hagan ya os comentaré más detalles.
La semana que viene (26 de septiembre) se inicia en Granada el congreso sobre colisionadores lineales LCWS11 (Linear Colliders Workshop 2011). Esta conferencia también posee una página indico donde aparecerán todas las transparencias de las charlas. Ya os contaré, conforme vayan apareciendo, cuales son las noticias más interesantes. El LHC del CERN es un colisionador diseñado para descubrir nueva física, nuevas partículas y nuevas interacciones, pero que falla a la hora de conocer sus propiedades con precisión. Incluso si el año que viene el LHC descubre el bosón de Higgs serán necesarios muchos años para confirmar que realmente se trata del bosón de Higgs predicho por el modelo estándar (lo que significa que el Premio Nobel correspondiente se puede retrasar algunos lustros). La física de precisión requiere nuevos colisionadores como el ILC (International Linear Collider) y CLIC (Compact Linear Collider); ambos son aceleradores lineales en diseño que estudiarán colisiones entre electrones y sus antipartículas (los positrones) con energías en el centro de masas entre 0,5 y 1 TeV en ILC, y entre 0,5 y 5 TeV en CLIC. El congreso LCWS11 de Granada nos mantendrá informados sobre el estado actual del diseño de estos colisionadores y sobre las expectativas que nos ofrecen. Ya os contaré lo más curioso o lo más relevante que surja en este congreso conforme vayan apareciendo las transparencias en la web indico del congreso.
Por cierto, os espero a todos (los que podáis asistir) el sábado 24 por la mañana en Amazings Bilbao. Hablaré sobre la búsqueda del bosón de Higgs y luego habrá una mesa redonda sobre ciencia en estado puro, moderada por Miguel Artime (Maikelnai), donde participaré junto a Manuel (Ciencia Kanija) y Miguel Ángel (Gaussianos).
Decí que estoy en Argentina, sino no me pierdo uno solo de esos eventos, doy gracias que existe internet!!
Los medios lucen sensacionalismo y nadie explica nada… Dos cuestiones que deseo entender:
-¿los neutrinos, ya q tienen masa al contrario que los fotones, no deberían adquirir masa infinita si alcanzan la velocidad de la luz y masa compleja si la superan?
-¿la incertidumbre de la medida no es mayor que la medida?
Los fotones en reposo no tienen masa, pero es que no hay fotones en reposo, los fotones en movimiento tienen masa y por tanto energía, la teoría de la relativad está montada sobre el límite de la velocidad de la luz, osea de los fotones, pero ¿ y si son los neutrinos las partículas sobre las que motar la relatividad?, sería la velocidad de los neutrinos la velocidad maxíma y por tanto no se desmoronaría el Universo, que porcierto por ahora no se esta desmoronado, almenos en los límites conocidos.
Para remplazar la velocidad de la luz por la de los neutrinos en una nueva version de la teoria de Relatividad, sería necesario para empezar que esta fuera constante, lo cual no está claro de momento. Saludos a todos.
Los fotones no tienen masa, Miguel Ángel XD Ni siquiera bailando la jota con mucha energía.
¿Vaya y cuando has medido tú la masa de los fotones, que experimentos tienes que tan seguro lo sabes?.
La masa en reposo o masa invarante (1) del fotón se cree que es cero (2). Pero como decia en mi comentario anterior no se ha conseguido, ( ¡si es que es posible!), observar un fotón en reposo, por tanto de una ecuación tan «vulgar» como E=m c2 puedes deducir que si un fotón tiene masa cero en movimiento tiene energía cero y por tanto no existe. Además como tienen la curiosa propiedad de seguir las leyes de la mecánica cuántica, resulta que es extremadamente díficil medir su energía y momento con exactitud, ¡¡como para medir su masa en reposo!!.
Por cierto la masa del neutrino se cree es es menor de 5,5 eV/c2, pero no se ha medido, se ha deducido por la distribución de las galaxias en el Universo y por la oscilación de los neutrinos (3).
(1) «Masa invariante, también conocida como masa en reposo, que es una magnitud independiente del observador.»
(2) «Debido a los resultados de experimentos y a consideraciones teóricas, se cree que la masa del fotón es exactamente cero».
(3) «En física de partículas las oscilaciones de neutrinos son un fenómeno donde un neutrino creado con un sabor leptónico específico (electrón, muon o tau) es posteriormente medido con un sabor distinto.
Jaja! Cuándo la has medido tú? Además, lo que más me choca es tu razonamiento… Hasta hoy, todas las evidencias demuestran que los fotones no tienen masa. ¿Podría haber una experiencia en el futuro que demuestre lo contrario? Por supuesto. Pero a día de hoy no hay evidencia alguna. Si hemos de decantarnos en base a la inmensa mayoría de experimentos y a la teoría aceptada, los fotones no tienen masa. Y lo del E=mc^2 revísalo, pq eso no implica que los fotones tengan masa.
Veamos. Por partes. Sobre la «masa» del fotón. Un fotón es un cuanto de luz que sigue la ley de Planck E=hf. Todo fotón del campo electromagnético tiene una energía no nula dada por el producto de la constante de Planck por su frecuencia.
Ahora bien, en relatividad, hay varias nociones de masa y de fórmulas E=mc² que hay que diferenciar. La masa invariante es igual al cuadrado del cuadrivector momento relativista y, como tal, es un invariante y constante para toda partícula. En el caso de los fotones, la masa invariante del fotón es cero. De la definición de cuadrimomento:
E²-pc²=P²=m²=masa invariante cuadrado. Para el fotón, u otra partícula sin masa, E=pc. Igualando con la expresión de Planck se obtiene la relación de DeBroglie para el fotón p=hf/c.
Muy bien, ahora vamos a la cuestión de E=mc²…Que tiene miga porque hay varias fórmulas en relatividad especial, o tres, que pueden entenderse de esta ecuación. La primera es la que versa sobre la masa invariante ( o sea en reposo) de la partícula. E_0=m_0c². Cualquier partícula con masa tiene una energía en reposo no nula dada por dicha equivalencia.
En el caso del fotón, no es válido hablar de energía en reposo puesto que, como hemos visto, un fotón nunca esta en reposo. No obstante, tomando la fórmula como tal, tendría energía en reposo cero, con lo cual nos sigue quedando la relación de energía de arriba para el fotón E=pc.
La segunda fórmula, es la que todo el mundo y muchos libros de texto, y lamentablemente, muchos profesores de física y divulgadores explican mal. E=m(gamma)c² con gamma ⁻²= (1-(v²/c²)). Según esta relación, una partícula con masa NO NULA tiene como cuarta componente del cuadrimomento la energía multiplicado por un factor que depende de la velocidad de la partícula. Es algunas veces dicho que no se puede acelerar una partícula a la velocidad de la luz porque eso costaría una cantidad infinita de energía. Eso no es del todo exacto. El cuadrimomento, medido en un sistema inercial relativista depende de la velocidad en una forma no trivial. La relatividad no dice que no se pueda acelerar a mayor velocidad que la de la luz sino que, más precisamente, una partícula relativista en movimiento no puede medirse con una velocidad mayor que la de la luz, que es algo bien distinto. Y, hasta la fecha, sólo se han observado partículas relativistas que se mueven más despacio que la luz. ( Con permiso de OPERA si se confirma o no). Finalmente, está la ecuación de la conversión de la energía que mantiene un objeto en otro de distinta masa Delta E= Delta m c². Es la energía que se libera en una reacción en cadena ( sea controlada en un reactor o descontrolada en una bomba A o H, o bien en los procesos de creación y destrucción de pares de partículas/antipartículas). Habiendo repasado estos tres conceptos. La cuestión de si un fotón tiene masa o no es sutil. La invarianza gauge del electromagnetismo ( inmersa en el Modelo Estándar) prohibe a un fotón tener masa y de hecho hay cotas públicas a cuánto sería la masa del fotón si la tuviera en el Particle Data Group. Entonces, si creeis en el electromagnetismo, el fotón pensamos que no tiene masa ( o si la tiene es supersupersuperenana en caso de una simetría rota). Ahora bien. Esta masa invariante no está en contradicción con la idea de la equivalencia masa-energía, ya que, aunque un fotón no tiene masa, es un campo electromagnético ( un conjunto de ondas que viaja por el espacio y el tiempo y se automantiene) y, por tanto, debe tener un equivalente en masa ( que no es lo mismo que decir que tenga masa). Así, por ejemplo, Si dividís la energía de un fotón entre c² halláis su equivalente en masa ( conviene usar unidades geometrizadas en GeV/c²). Uno de los objetivos del colisionador lineal futuro es que pueda operarar en modo fotón -fotón. Es decir, un colisionador de fotones producirá pares de partículas ( con masa en general) a partir de fotones ( que tienen energía pero no masa en reposo). Este tipo de aceleradores será interesante para , entre otras cosas, comprobar el efecto Schwinger de creación de partículas por pares de fotones sometidos a un campo eléctrico ( que genera el intercambio de fotones en la teoría cuántica).
@Jaime, he preparado una entrada para hoy sobre este tema… que ya leí en el blog de Tommaso Dorigo hace unos días (como el 15 de septiembre) y que citaron varios blogs desde entonces. Espero que no te defraude…
A los demás, os recuerdo que la masa del fotón es con seguridad menor de 10-18 eV, y hay experimentos que apuntan a que es incluso menor de 10-26 eV. Datos del Particle Data Group.
jotas, ja ja ja, y evidencias, para que discutir con un ladrillo.
Espero que te haya quedado clara la explicación de J.F. González, si no tb tienes la Wikipedia.
Los fotones tienen masa cero, y si no la tuvieran desde luego no sería porque se aplicara la fórmula E=mc^2, por favor!!
Una corrección, es que al no poder editar en LaTeX aquí fórmulas me cuesta…Para el cuadrimomento relativista se tiene que
(E/c)²-p²=m²c²
E=pc para partículas sin masa, como el fotón, el gluón, el hipotético gravitón y alguna partícula massless que haya por ahí.
E²=p²c²+m²c⁴ = E(p,m) es la relación relativista especial para partículas con masa no nula. Esta importantísima relación se llama relación de dispersión energía-momento y es esencial en la cinemática de la relatividad especial. Muchas teorías más allá del Modelo Estándar ( cuerdas, teoría M, gravitación cuántica de bucles, relatividades doble y triple especial, teorías con violaciones de CPT,…) predicen unas relaciones de dispersión modificadas.
Nota: Para todas las partículas conocidas ( tomando unidades con c=1) m² es positiva o nula. La posibilidad de que el cuadrado de la masa sea negativo conduce a los taquiones, que serían, a priori, posibles en relatividad especial. El problema con los taquiones es ¡la teoría cuántica!