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STANDARD MODEL OF PARTICLE PHYSICS

Modelo estándar de física de partículas

El modelo estándar de la física de partículas es una teoría que describe las relaciones entre las interacciones fundamentales conocidas entre partículas elementales que componen toda la materia. Es una teoría cuántica de campos desarrollada entre 1970 y 1973 que es consistente con la mecánica cuántica y la relatividad especial. Hasta la fecha, casi todas las pruebas experimentales de las tres fuerzas descritas por el modelo estándar están de acuerdo con sus predicciones. Sin embargo, el modelo estándar no alcanza a ser una teoría completa de las interacciones fundamentales debido a que no incluye la gravedad, la cuarta interacción fundamental conocida, y debido también al número elevado de parámetros numéricos (tales como masas y constantes que se juntan) que se deben poner a mano en la teoría (en vez de derivarse a partir de primeros principios).

Actualmente en Física, la dinámica de la materia y de la energía en la naturaleza se entiende mejor en términos de cinemática e interacciones de partículas fundamentales. Hasta la fecha, la ciencia ha logrado reducir las leyes que parecen gobernar el comportamiento y la interacción de todos los tipos de materia y de energía que conocemos, a un conjunto pequeño de leyes y teorías fundamentales. Una meta importante de la física es encontrar la base común que uniría a todas éstas en una teoría del todo, en la cual todas las otras leyes que conocemos serían casos especiales, y de la cuál puede derivarse el comportamiento de toda la materia y energía (idealmente a partir de primeros principios).

Dentro de esto, el modelo estándar agrupa dos teorías importantes – el modelo electrodébil y la cromodinámica cuántica – lo que proporciona una teoría internamente consistente que describe las interacciones entre todas las partículas observadas experimentalmente. Técnicamente, la teoría cuántica de campos proporciona el marco matemático para el modelo estándar. El modelo estándar describe cada tipo de partícula en términos de un campo matemático. Para una descripción técnica de los campos y de sus interacciones, ver el modelo estándar (detalles básicos).

Para facilitar la descripción, el modelo estándar se puede dividir en tres partes que son las partículas de materia, las partículas mediadoras de las fuerzas, y el bosón de Higgs.

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On November, 2007 the most complex scientific instrument ever built will be switched on. The Large Hadron Collider promises to recreate the conditions in the early universe. By revisiting the beginning of time, scientists hope to unravel some of the deepest secrets of our Universe.

Within these first few moments the building blocks of the Universe were formed. The search for these fundamental particles has occupied scientists for decades but there remains one particle that has stubbornly refused to appear in any
experiment. The Higgs Boson is so crucial to our understanding of the Universe that it has been dubbed the God particle. It explains how fundamental particles acquire mass, or as one scientist plainly states: “It is what makes stuff
stuff…”

A video by Cern with Peter Higgs talking about his lifes work, the Higgs mechanism and the hunt for the mass-conferring particle named after him, the Higgs boson, video date 01 July 2004.
A brief summary of fermions, bosons and supersymmetry

Partículas de materia

Según el modelo estándar toda la materia conocida está constituida de partículas que tienen una propiedad intrínseca llamada espín cuyo valor es 1/2. En los términos del modelo estándar todas las partículas de materia son fermiones. Por esta razón, siguen el principio de exclusión de Pauli de acuerdo con el teorema de la estadística del spin, y es lo que causa su calidad de materia. Aparte de sus antipartículas asociadas, el modelo estándar explica un total de doce tipos diversos de partículas de materia. Seis de éstos se clasifican como quarks (up, down, strange, charm, top y bottom), y los otros seis como leptones (electrón, muón, tau, y sus neutrinos correspondientes).

Las partículas de la materia también llevan cargas que las hacen susceptibles a las fuerzas fundamentales según lo descrito en la sección siguiente.

Cada quark puede llevar tres cargas de color – roja, verde o azul, permitiéndoles participar en interacciones fuertes.
Los quarks tipo up (up, top o charm) llevan una carga eléctrica de +2/3, y los tipo down (down, strange y bottom) llevan una carga eléctrica de -1/3, permitiendo a ambos tipos participar en interacciones electromagnéticas.
Los leptones no llevan ninguna carga de color – son neutros en este sentido, evitándose que participen en interacciones fuertes.
Los leptones tipo down (el electrón, el muon, y el lepton tau) llevan una carga eléctrica de -1, permitiéndoles participar en interacciones electromagnéticas.
Los leptones tipo up (los neutrinos) no llevan ninguna carga eléctrica, evitándose que participen en interacciones electromagnéticas.
Los quarks y los leptones llevan varias cargas de sabor, incluyendo el isospin débil, permitiendo a todas ellas interaccionar recíprocamente vía la interacción nuclear débil.
Pares de cada grupo (un quark tipo up, un quark tipo down, un lepton tipo down y su neutrino correspondiente) forman las familias. Las partículas correspondientes entre cada familia son idénticas la una a la otra, a excepción de su masa y de una característica conocida como su sabor.

Partículas mediadoras de fuerzas

Las fuerzas en la física son la forma en que las partículas interaccionan recíprocamente y se influencian. A nivel macroscópico, por ejemplo, la fuerza electromagnética permite que las partículas interaccionen con, y vía, campos magnéticos, y la fuerza de la gravitación permite que dos partículas con masa se atraigan una a otra de acuerdo con la ley de gravitación de Newton. El modelo estándar explica tales fuerzas como el resultado del intercambio de otras partículas por parte de las partículas de materia, conocidas como partículas mediadoras de la fuerza. Cuando se intercambia una partícula mediadora de la fuerza, a nivel macroscópico el efecto es equivalente a una fuerza que influencia a las dos, y se dice que la partícula ha mediado (es decir, ha sido el agente de) esa fuerza. Se cree que las partículas mediadoras de fuerza son la razón por la que existen las fuerzas y las interacciones entre las partículas observadas en el laboratorio y en el universo.

Las partículas mediadoras de fuerza descritas por el modelo estándar también tienen spin (al igual que las partículas de materia), pero en su caso, el valor del spin es 1, significando que todas las partículas mediadoras de fuerza son bosones. Consecuentemente, no siguen el principio de exclusión de Pauli. Los diversos tipos de partículas mediadoras de fuerza son descritas a continuación.

Standard Model of Particle PhysicsThe Standard Model of particle physics is a theory of three of the four known fundamental interactions and the elementary particles that take part in these interactions. These particles make up all visible matter in the universe. Every high energy physics experiment carried out since the mid-20th century has eventually yielded findings consistent with the Standard Model. Still, the Standard Model falls short of being a complete theory of fundamental interactions because it does not include gravitation, dark matter, or dark energy. It is not quite a complete description of leptons either, because it does not describe nonzero neutrino masses, although simple natural extensions do.

First Second Of The Universe

Life Beyond Earth – Origin And Evolution Of Life In The Universe

Carl Edward Sagan, Ph.D. (1934-1996) was an American astronomer, astrochemist, author, and highly successful popularizer of astronomy, astrophysics and other natural sciences. He pioneered exobiology and promoted the Search for Extra-Terrestrial Intelligence (SETI).

He is world-famous for writing popular science books and for co-writing and presenting the award-winning 1980 television series “Cosmos: A Personal Voyage”, which has been seen by more than 600 million people in over 60 countries, making it the most widely watched PBS program in history.

A book to accompany the program was also published. He also wrote the novel “Contact”, the basis for the 1997 Robert Zemecki’s film of the same name starring Jodie Foster.

During his lifetime, Sagan published more than 600 scientific papers and popular articles and was author, co-author, or editor of more than 20 books. In his works, he frequently advocated skeptical inquiry, secular humanism, and the scientific method.

http://www.carlsagan.com

The Standard Model Explains Force And Matter

Down to the Small

Consider a piece of matter, and imagine taking it apart down to its basic constituents the particles that make it up. Down to the atoms ..and further down to the protons, neutrons … and finally to the quarks and electrons. If our hands were small enough, we could hold them in our hands as well.

As we take matter apart down to the smallest scales, we must pass through levels of structure that are only possible because of FORCES that hold these structures together. The proton and electron for example are attracted to each other … and that force of attraction is what holds them together in the atom. But what is it really that causes this attraction. How does the electron know the proton is there and what draws it towards the proton? How does the electron know not to be attracted to the neutron?

The answer is that the electron and the proton each fill the space around them with countless millions of other tiny particles that have only the most ephemeral existence. Because it is electrically neutral, the neutron does not.

These particles come into existence only briefly and are gone … only to be replaced by another one thrown out by the parent particle. On this scale, the tiny bit of energy that is needed for their existence can be created out of … NOTHING. But they also MUST DISAPPEAR in the briefest instant because the energy used to create them can only exist for a very brief instant.

You can imagine these virtual particles as balls tethered to the parent particle by a rubber band and snapping back to the parent when they disappear. If one or more of them should encroach upon the territory of virtual particles tethered to another parent particle, they can get entwined and exchanged. Such an exchange is felt by the parent particles as a force.

Quarks | Standard Model Of Particle Physics

UP QUARKS

The particle itself is a fundamental particle and is too small to be seen by any imaginable instrument of observation. So we instead represent the properties that allow the up quark to interact.

The central small dot represents the weak charge of the up quark. This charge entirely separate from electric charge gives rise to the Weak Nuclear Force. This force causes up quarks and down quarks to swap flavours and its typical range is much smaller than the diameter of a proton.

Surrounding that is a volume depicted as gold for the up quark. This represents the electric charge of the up quark, which has a positive charge of +2/3 units The electric charge is the generator of the Electromagnetic Force which has infinite range although the drop off in strength is pretty dramatic as we move away from the quark.

The larger volume of shifting red, green, and blue is meant to represent the color charge which generates the Strong Nuclear Force. This is the force that holds quarks together in a proton or neutron. And a residuum of this force holds the protons and neutrons together in the nucleus of atoms. This force is a hundred times stronger than the Electromagnetic force, but its range is limited to about the size of a proton.

DOWN QUARKS

The particle itself is a fundamental particle and is too small to be seen by any imaginable instrument of observation. So we instead represent the properties that allow the down quark to interact.

The central small dot represents the weak charge of the down quark. This charge entirely separate from electric charge gives rise to the Weak Nuclear Force. This force causes the down quark to change into an up quark, and its typical range is much smaller than the diameter of a proton.

Surrounding that is a volume depicted as purple for the down quark. This represents the electric charge of the down quark, which has a negative charge of -1/3 units The electric charge is the generator of the Electromagnetic Force which has infinite range although the drop off in strength is pretty dramatic as we move away from the quark.

The larger volume of shifting red, green, and blue is meant to represent the color charge which generates the Strong Nuclear Force. This is the force that holds quarks together in a proton or neutron. And a residuum of this force holds the protons and neutrons together in the nucleus of atoms. This force is a hundred times stronger than the Electromagnetic force, but its range is limited to about the size of a proton.

Gluons  Standard Model Of Particle Physics

Gluons mediate the Strong Force. They have no mass, no electric charge and no weak charge. So depicting gluons visually is a real challenge. To begin with, there are eight of them, and each carries a combination of color charge. Secondly, there are no free gluons, they exist only virtually when two quarks interact.

Third, since the gluons have their own color charge, they generate secondary virtual gluons, and these generate other gluons, ad infinitum. This means there is such an ongoing storm of these gluons that the whole process is impossibly complicated.

But undaunted, we press on. We know that when gluons cause two quarks to interact, the quarks swap color, and since color is conserved, the gluon must have at least two colors of its own.

Next, we know that the strong force mediated by the gluons increases in strength, as the quarks get farther apart. This means the gluon field is what is called a flux tube and leads to a gluon shaped like a string.

Electrons, Protons And Neutrons  Standard Model Of Particle Physics

ELECTRONS

The particle itself is a fundamental particle and is too small to be seen by any imaginable instrument of observation. So we instead represent the properties that allow the electron to interact. The central small dot represents the weak charge of the electron. This charge entirely separate from electric charge gives rise to the Weak Nuclear Force.

This force causes radioactive decay and its typical range is much smaller than the diameter of a proton.
The larger volume of shifting purple is meant to represent the Electric Charge of the electron. This charge is the generator of the Electromagnetic Force which has infinite range although the drop off in strength is pretty dramatic as we move away from the electron.

The Electromagnetic Force is how electrons interact with other electrically charged particles and with magnetic fields. These interactions make the structure of atoms and molecules possible. This gives rise to almost all of the complexity that we see around us.

PROTONS

The Proton is composed of two up quarks and one down quark (as you can see from the tiny rings of color near the center of each quark.) The overall charge of the proton is positive and so we have given it a gold shell. (Note that we can simply add the charges of the individual quarks to get the charge of the proton).

The red, green, and blue colors of the quarks represent the color charge which generates the Strong Nuclear Force that holds them together. It comes in three different charges represented here by the three colors, and for different colors the force is attractive.

The mediator of the Strong Force (the particle that is exchanged in an interaction) is a gluon. We represent gluon exchange as the occasional wispy strings between the quarks. As you can see the gluons have color themselves, and each gluon exchange causes the quarks involved to swap color. Although we show the quark motion inside the proton as leisurely, they are actually traveling close to the speed of light.

NEUTRONS

The Neutron is composed of two down quarks and one up quark (as you can see from the tiny rings of color near the center of each quark.) The overall charge of the neutron is neutral and so we have given it a silver shell. (note that we can simply add the charges of the individual quarks to get the charge of the neutron. )

The red, green, and blue colors of the quarks represent the color charge that generates the Strong Nuclear Force that holds them together. It comes in three charges represented here by the three colors, and for different colors the force is attractive.

The mediator of the Strong Force (the particle that is exchanged in an interaction) is a gluon. We represent gluon exchange as the occasional wispy strings between the quarks. As you can see the gluons have color themselves, and each gluon exchange causes the quarks involved to swap color. Although we show the quark motion inside the neutron as leisurely, they are actually traveling close to the speed of light.

Photons, Gravitons Weak Bosons  Standard Model Of Particle Physics

PHOTONS

Photons are the gauge bosons the force carriers for Electromagnetism. Whenever charged particles interact, photons are exchanged.

They have no mass, no electric charge, no weak charge, and no color charge the epitome of almost nothing at all. And yet here is where its at!

Since they are responsible for all electron and proton interaction, everything we do in our everyday life from moving a mouse to running in the park relies on the exchange of photons.

They are energy, contained in shifting and changing Electric and Magnetic Fields Like all particles with no rest mass, photons travel at the speed of light. They cannot come to rest.

Photons in the range of visible light carry just enough energy to excite a single molecule in a photoreceptor cell of your eye.

GRAVITONS

Gravitons are the as-yet undiscovered force carriers for Gravity. Because of the great success of the Standard model in describing the other three forces with exchange bosons, it is assumed that gravity has a gauge boson as well. Its properties have been extrapolated. It is a massless, stable, spin = 2 particle that travels at the speed of light. Gravitons may not be constrained to the dimensions of space and time that we experience

WEAK BOSONS (INTERMEDIATE VECTOR BOSONS)

Weak bosons, also called Intermediate Vector Bosons, are the exchange particles for the Weak Nuclear Force.

There are three of them called W+, W-, and Z0. They are very massive, each being 80-90 times as heavy as a proton.

Because they are so heavy, the uncertainty principle allows them only an extremely short range when they act as force carriers. So the Weak Nuclear Force has a range only about 1/100 the diameter of a proton. The W bosons cause quarks to change flavor while the Z has an effect in an esoteric type of interaction called neutral currents.

The Cassiopeia Project – making science simple!

The Cassiopeia Project is an effort to make high quality science videos available to everyone. If you can visualize it, then understanding is not far behind

• http://www.cassiopeiaproject.com

HISTORIA

Hawking intentará responder a la pregunta del millón de Euros, ¿quién o qué creó el universo?

Su eje central, como toda su vida ha hecho Hawking, se concentrará en el big bang, el inicio del universo. que gracias a la mecánica cuántica y la relatividad inspiró a Hawking para hacer la teoría más conocida de la ciencia, y hoy día aún no son capaces de unir ambas teorías, y que la teoría de cuerdas (teoría de filamentos lo llaman en este documental) se acerca y la unión de la relatividad y la cuántica.

La duda que surge si el Universo precipitará a sí mismo con un big crush, o se expandirá eternamente hasta enfriarse totalmente el universo y disiparse.

Hawking a pesar de inmiscuirse tanto con la ciencia es un gran creyente y cree en un dios creador del universo. Ya que la física se desmorona cuando quieren ir más allá del big bang.

La idea de Universo plegador de Hawking es aún aceptada hoy día. Gracias al universo infraccionario y que el WMAP demostró dicha teoría.

El científico Stephen Hawking nos explica los secretos del Universo, la formación de los planetas, los agujeros negros, las estrellas, el origen de nuestro planeta, etc. Visitaremos los observatorios astronómicos más importantes del mundo y podremos escuchar las diversas teorías y pruebas científicas de los más prestigiosos astrónomos quiénes nos acercarán a los confines del Universo.

En este primer documental llamado “Ver para creer”, Stephen Hawking comienza el espectacular viaje a través del cosmos haciendo un repaso a las más antiguas teorías. Desde los viejos matemáticos griegos que ya en su tiempo pudieron calcular con un margen de error muy pequeño la circunferencia de la Tierra pasando por Galileo descubridor de las lunas de Júpiter, Newton y su teoría de la gravedad o Hubble que descubrió que el Universo se expande en todas direcciones.

Los Origenes

El científico Stephen Hawking nos explica los secretos del Universo, la formación de los planetas, los agujeros negros, las estrellas, el origen de nuestro planeta, etc. Visitaremos los observatorios astronómicos más importantes del mundo y podremos escuchar las diversas teorías y pruebas científicas de los más prestigiosos astrónomos quiénes nos acercarán a los confines del Universo.

Desde hace millones de años, el ser humano se ha preguntado siempre de donde venimos. Si el espacio es limitado o que hay más allá del Universo. El profesor Hawking examina todas estas preguntas y los conflictos que existen sobre el origen del Universo según la teoría del Big Bang. Hawking explica las teorías del astrónomo americano Edwin Hubble sobre las galaxias y su movimiento.

El Universo de Stephen Hawking Alquimia Cósmica

El mundo que conocemos está compuesto de diferentes tipos de materias, minerales, etc. La pregunta es como llegaron aquí y de donde procedían. Los antiguos alquimistas creían que el Universo estaba compuesto de cuatro elementos: tierra, agua, fuego y aire. En su búsqueda del oro ellos creían que algún tipo de energía podía transformar un material en otro distinto. Según Hawking la idea de la transmutación fue quizá una pequeña anécdota en la dirección correcta. Veremos los diversos descubrimientos del hombre como la radiación, el átomo, etc.

El Universo de Stephen Hawking Agujeros negros

John Wheeler, profesor de Física dela Universidad e Princeton, es una de las grandes figuras del siglo XX. El profesor nos explica como funcionan los llamados agujeros negros, el colapso de una estrella que muere, los quásares y las posibilidades del viaje en el tiempo. Desde el descubrimiento de los agujeros negros y la teoría de la posibilidad e usar túneles en el espacio-tiempos para poder viajar hasta otros planetas o universos paralelos la gente se pregunta si somos visitados por extraterrestres. El profesor Hawking nos enseña las teorías sobre los ovnis y los contactos de otras civilizaciones.

El Universo de Stephen Hawking Sobre el lado oscuro

Si el Universo empezó con una gran explosión, el Big Bang, y sigue expandiéndose continuamente y enfriándose también al mismo tiempo llegará un momento en que esa explicación se pare provocando un encogimiento progresivo, algo opuesto al Big Bang que se llamaría según los físicos el Big Crunch. ¿Y después que ocurriría? ¿Qué se formaría después? Los científicos nos explican sus teorías.

El Universo de Stephen Hawking Una respuesta para todo

La teoría de la relatividad de Einstein describe el Universo a gran escala y la física cuántica describe el comportamiento de partículas más pequeñas que el átomo. Para poder entender el funcionamiento del Universo las dos teorías deben coincidir. Físicos y matemáticos de todo el mundo intentan encontrar una sencilla ecuación para describir como funciona todo el Universo. Veremos también como la agencia espacial europea está envuelta en un proyecto para trazar el “mapa de todos los mapas” con el Planck Explorer un satélite que busca millones de años atrás en el tiempo.

Ciencia al desnudo estudia los tres primeros segundos de la creación, el momento en el que una chispa de luz surgió de la nada y rápidamente se expandió hasta formar un universo inmenso, un acontecimiento conocido como el Big Bang……

Videos docuciencia.es
Bibliografia Wikipedia.org

LHC beats world energy record

On Sunday Nov 29th 2009, the LHC operators managed to reach for the first time the record energy of 1.08 TeV with one beam. A few hours later, on Mon Nov. 30 at 00:44 they managed to circulate both beams at the record energy of 1.18 TeV for 45 minutes.

Le dimanche 29 novembre 2009, les operateurs dans la salle de controle du LHC ont réussi pour la première fois à atteindre l’energie record de 1.08 TeV avec un seul faisceau. Quelques heures plus tard. à 00:44 de lundi 30 novembre, ils circulent deux faisceaux à l’energie record de 1.18 TeV pendant 45′.

Thursday, December 10th, 2009, by admin and is filed under "Astrofisica, Atomo, CERN, Ciencia, Cosmologia, Exploración, Fisica, Fisica de particulas, Fisica Nuclear, Fisica Teorica, Internacional, Investigacion, LHC, Matematicas, Mecanica cuantica, Science, Sincrotrón, Technology, Tecnologia, Tevatron, Universidad, Universo, WikiPedia | , Agujeros negros, Astrofisica, CERN, Ciencia, Cosmologia, Einstein, Fisica, Fisica de particulas, Fisica Nuclear, Fisica Teorica, Investigacion, LHC, Matematicas, Mecanica cuantica, Modelo estandar de Fiica de Particulas, Newton, PARTICLE PHYSICS, Science, STANDARD MODEL, STANDARD MODEL OF PARTICLE PHYSICS, Stephen Hawking, Technology, Tecnologia, Universo ". You can leave a response here, or send a Trackback from your own site.