LA TEORIA FINAL

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HACIA LA:

1 Javier de Lucas Doctor en Ciencias Catedrático HACIA LA

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2 FISICOS TEORICOS DE ALTAS ENERGIAS TEORIA DE CUERDAS 1985 2

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3 TEORIA FINAL TEORIA DEL TODO * búsqueda de verdades universales sobre la naturaleza * deducirlas de principios más profundos * Objetivo: ENCONTRAR EL PUNTO INICIAL DE LAS EXPLICACIONES AGUA AIRE ATOMOS

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4 CIENCIA MODERNA VERIFICACION EXPERIMENTAL DESCRIPCION CUANTITATIVA FISICA DE ALTAS ENERGIAS

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6 Objetos fundamentales cerradas abiertas LAS CUERDAS SON MUY PEQUEÑAS Longitud de Planck ~ 10 -33 cm ¡¡¡PERO NO SON PUNTUALES!!!

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7 Entre las infinitas partículas (modos de vibración) están todas las partículas conocidas fotón protón gravitón electrón neutrón base para una teoría => unificada

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8 TEORIAS PREVIAS PARTICULAS PUNTUALES TEORIAS CUANTICAS DE CAMPOS

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9 Diagramas de Feynman Historias de partículas puntuales que se propagan en el espacio-tiempo. Se separan y se unen en los PUNTOS de interacción INFINITOS

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10 LAS TEORIAS CUANTICAS DE CAMPOS DE PARTICULAS TIENEN DIVERGENCIAS (INFINITOS) RENORMALIZABLES NO RENORMALIZABLES ELECTRODINAMICA CUANTICA GRAVEDAD CUANTICA

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11 INTERACCIONES DE CUERDAS NO HAY UN PUNTO DEFINIDO DONDE SE PRODUCE LA INTERACCION: DIVISION DE UNA CUERDA EN DOS (O VICEVERSA)

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12 ENERGIA TEORIA DE CUERDAS MODELO ESTANDAR + RELATIVIDAD GENERAL TEORIAS CUANTICAS DE CAMPOS

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13 1985 PRIMERA REVOLUCION DE CUERDAS LIMITE DE BAJAS ENERGIAS ~ MODELO ESTANDAR + RELATIVIDAD GENERAL SIN ANOMALIAS TEORIA FINITA

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14 HASTA 1995  SOLAMENTE CINCO TEORIAS DE CUERDAS CONSISTENTES HOY TEORIA M I IIB IIA HETEROTICA SO(32) HETEROTICA E 8  E 8 SIMETRIAS DE DUALIDAD

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15 PROBLEMAS LA CONSISTENCIA DE LA TEORIA M REQUIERE 10 DIMENSIONES ESPACIALES (ADEMAS DEL TIEMPO) 9 DIMENSIONES  3 DIMENSIONES  MILES DE POSIBILIDADES

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16 PREDICCIONES EXPERIMENTALES DEPENDEN DE CÓMO SE REALICE LA COMPACTIFICACION MILES DE POSIBILIDADES !

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17 BREVE HISTORIA DE LA FISICA I) La mecánica de Newton (siglo XVII) Unifica leyes de movimiento de cuerpos terrestres y celestes LEY DE GRAVITACION

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18 LARGO ALCANCE Domina el universo a grandes escalas F G  Mm d 2 UNIVERSAL : actúa entre todas las partículas FUENTE : masa INTENSIDAD : proporcional a las masas inversamente proporcional al cuadrado de la distancia

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19 En 1905 Albert Einstein modificó las nociones de espacio y tiempo de Newton espacio-tiempo En 1915, la teoría de la RELATIVIDAD GENERAL reemplazó la idea newtoniana de la gravedad como atracción entre todos los cuerpos masivos. GRAVITACION: efecto de la curvatura espacio-tiempo producida por la materia y la energía

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20 CAMPO: TODA PARTICULA ES FUENTE DE UN CAMPO TAL QUE CUALQUIER OTRA PARTICULA DENTRO DE SU RANGO DE ACCION EXPERIMENTA UNA FUERZA PROPORCIONAL A LA INTENSIDAD DEL CAMPO EN ESE PUNTO

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21 F G  Mm d 2 RELATIVIDAD GENERAL  MECANICA DE NEWTON

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22 ELECTRICIDAD MAGNETISMO ELECTROMAGNETISMO MAXWELL (1850) FUENTE  + CARGAS INTENSIDAD Fe ~ 10 40 Fg

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23 PRIMERA UNIFICACION EN EL SIGLO XX RELATIVIDAD GENERAL + ELECTROMAGNETISMO = KALUZA-KLEIN (1921-1926) 5 DIMENSIONES

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24 RAYOS X (1895) RADIACTIVIDAD (1896) ELECTRON (1897) 1905: EINSTEIN TEORIA ESPECIAL DE LA RELATIVIDAD ATOMOS FOTON

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25 1911: modelo atómico de RUTHERFORD 1913: espectro del hidrógeno Bohr

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26 MECANICA CUANTICA Max Planck, 1900 funciones de onda probabilidades

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27 ENERGIA DE CAMPOS MAGNETICO Y ELECTRICO DE RAYO DE LUZ PAQUETES DIRAC (1928) ANTIMATERIA POSITRON (1932)

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28 MECANICA CUANTICA + CAMPOS ELECTRICOS Y MAGNETICOS = QED (ELECTRODINAMICA CUANTICA)  ENERGIA DEL ELECTRON =  (¡INFINITO!)

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29 MECANICA CUANTICA + RELATIVIDAD ESPECIAL = SOLUCION AL PROBLEMA DE LOS INFINITOS MENSAJERO DE LA INTERACCION fotón TEORIA CUANTICA DE CAMPOS

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30 RENORMALIZACION MASA Y CARGA EN ECUACIONES --> INFINITAS MASA Y CARGA OBSERVADAS --> FINITAS ENERGIA TOTAL = INFINITO - INFINITO = FINITO

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31 CAMPO MAGNETICO DEL ELECTRON PREDICCION QED = 1,00115965214 MEDICION EXPERIMENTAL = 1,001159652188

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32 INTERACCION FUERTE CORTO ALCANCE 10 -13 cm FUENTE: COLOR

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33 INTERACCION DEBIL FUENTE: SABOR

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34 TEORIA ELECTRODEBIL = ELECTROMAGNETISMO + F.DEBILES (A. SALAM Y S. WEINBERG) W Z PREDICHAS 1968 MEDIDAS 1983

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35 CROMODINAMICA CUANTICA CONFINAMIENTO

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36 ¿POR QUE LAS ECUACIONES DE LA MECANICA CUANTICA SON ASI? ¿POR QUE LA MATERIA CONSISTE EN ATOMOS, ELECTRONES Y NUCLEOS? ¿POR QUE SOLO HAY QUARKS, ELECTRONES, FOTONES ...?

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37 ¿POR QUE HAY UN PROTON Y UN NEUTRON? QUARKS: u d cargas 2/3 -1/3 PROTONES: u u d (2/3 + 2/3 - 1/3) = 1 NEUTRONES: u d d (2/3 - 1/3 - 1/3) = 0 masa (protón) ~ masa (neutrón) >> masa (electrón)

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38 ¿POR QUE HAY SUFICIENTE CALCIO, CARBONO Y OXIGENO?

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39 * MODELO ESTANDAR NO INCLUYE GRAVEDAD * INTERACCIONES FUERTES NO APARECEN UNIFICADAMENTE * ES MUY ARBITRARIO * LA RELATIVIDAD GENERAL Y LA MECANICA CUANTICA SON INCOMPATIBLES

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40 ¿POR QUE LA UNIFICACION SE DA A GRANDES ENERGIAS? ENERGIA aceleradores big bang teorías gran unificadas

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41 CONCLUSIONES * LA TEORIA DE CUERDAS PROVEE UN MARCO NUEVO PROMETEDOR PARA UNA TEORIA CUANTICA DE LA GRAVEDAD Y POSIBLEMENTE LAS DEMAS INTERACCIONES FUNDAMENTALES * RESUELVE EL PROBLEMA DE LOS INFINITOS Y ANOMALIAS DE TEORIAS PREVIAS * NO HAY SUPOSICIONES AD-HOC

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42 “... CREO QUE TODO ESTO ES UN DISPARATE” Richard Feynman

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43 FIN

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