Problemas de la Física de Partículas en el 2005.

Problemas de la Física de Partículas en el 2005.
Cuestiones abiertas
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¿Cuál es el origen de las masas? ¿ por qué son mucho más
pequeñas que la masa de Planck mp ~ 1019 Gev.? ¿Cuál es el
origen de la ruptura de simetría electrodébil? ¿Están
acompañadas de partículas supersimétricas? ¿Existe
realmente el mecanismo de Higgs?
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¿Por qué hay un espectro de masas de fermiones? ¿Qué es lo que determina
sus masas y sus mezclas?
¿Cuál es la masa de los neutrinos? Los experimentos con neutrinos han puesto
la primera evidencia de esta física más allá del modelo estándar
convenciéndonos de que los neutrinos oscilan y tienen masa. Además se
precisan para describirlo: 3 parámetros de masas, 3 ángulos de mezcla y 3 fases
de violación CP ¿Qué implicaciones tiene que los neutrinos tengan masa?
¿Es la Naturaleza supersimétrica? ¿Qué tienen en común quarks y fermiones?
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¿Dónde está y en qué consiste la materia oscura?
¿Cuál es el origen de los rayos cósmicos de alta energía?
¿Por qué el Universo está hecho de materia y no de antimateria? Exceso de
bariones. ¿Por qué hay una distinción entre partículas ‘a izquierdas’ y a
‘derechas’?
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¿Por qué es la gravedad tan débil? ¿Cómo se une la gravedad al resto de
interacciones? ¿Cómo se puede cuantizar?
¿Es necesaria una nueva concepción del espacio-tiempo? ¿Podrían existir y estar
presentes extra-dimensiones? Se busca una TOE ‘Teoría de Todo’ :
i) que incluya la gravedad y la reconcilie con la mecánica cuántica
ii) que explique el origen del espacio-tiempo
iii) y por qué vivimos en 4 dimensiones
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Necesidad de la ‘Beyond Physics’: teorías y parámetros.
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Se necesita una ‘Teoría del Sabor’ porque el Modelo Estándar tiene:
o Seis masas de quarks aparentemente aleatorias
o Tres masas de leptones cargados muy dispares
o Tres ángulos débiles de mezcla y la fase de violación CP
Se necesita una GUT ‘Gran Teoría Unificada’ porque
o Hay 3 acoplamientos gauge independientes y potencialmente una fase de
violación CP en la QCD.
o Hay 19 parámetros en total ...
o Sin entrar en las cuestiones más fundamentales del origen de los números
cuánticos de las partículas
Hay que explicar por lo menos 2 parámetros relacionados con la gravedad:
o La constante de Newton: GN  mp-2 ~ (1019 Gev)-2
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o La constante cosmológica  que no es cero, es muchísimos órdenes de
magnitud menor que la energía del vacío e incluso pudiera no ser constante
Se necesita un parámetro extra por lo menos para producir el potencial
inflacionario.
Se necesita explicar otro parámetro que genere la asimetría bariónica
Escala a que debe aparecer la Nueva Física
Entre las energías ~ < 100 Gev, ya exploradas y la energía de Planck ~ 1019 Gev.
o el problema del origen de la masa, bosón de Higgs o supersimetría a ~ 1 Tev
o GUT a ~ 1016 Gev. La existencia de la masa de los neutrinos puede haber
sido generada entre ~1010 Gev y ~ 1015 Gev.
o No se sabe a qué escala puede explicarse el ‘Problema del Sabor’
o No se sabe a qué escala pudieran aparecer las extra-dimensiones
o La discrepancia entre la medición del momento anómalo del muón en el
BNL y el modelo estándar podría explicarse a ~ 1 Tev
Cuestiones en dependencia de la Cosmología:
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¿Existió realmente la inflación al comienzo del Universo?
Entender el origen de la Estructura amplia del Universo
Catálogo de la materia y energía del Universo
Medir la ecuación de estado de la energía oscura
Observar las ondas gravitatorias.
Meta-cuestiones
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¿Los elementos del Modelo Standard – los quarks y leptones, los grupos gauge
y las constantes de acoplamiento son inevitables al menos en un sentido
estadístico o no?
¿La naturaleza es simple o compleja?
¿Las leyes de la Naturaleza son las mismas en todo sitio y lugar? ¿Hay
diferentes universos?
¿Puede existir una ‘Teoría de Todo’ o deberíamos contentarnos con teorías
parciales útiles en diferentes dominios?
 Laugher y Pines: fin del reduccionismo, la ciencia del pasado, que se identifica con
la Física de Partículas y triunfo del ‘comportamiento emergente’, el estudio de los
sistemas adaptativos complejos, la física del siglo actual. Buscar ‘grandes principios
organizativos’ (quizás universales), relativamente independientes de la teoría física
fundamental.