Teoría de la gran unificación


Teoría de la gran unificación
Zoo de partículas en la supersimetría.
Convergencia de las tres fuerzas. Se marca la energía máxima del LHC.

Una teoría de Gran Unificación (TGU, o GUT por "Grand Unification Theory") es una teoría que unifica tres de las cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza: la fuerza nuclear débil, fuerza nuclear fuerte y la fuerza electromagnética. La fuerza de gravedad no es considerada en las teoría de Gran Unificación, pero sí en una eventual Teoría del Todo (TOE), que consideraría las cuatro interacciones fundamentales.

Contenido

Introducción

Como ejemplos exitosos de "unificación", se encuentran la demostración, por parte de Newton, de que la fuerza que mantiene a los planetas girando en torno al sol y la fuerza que nos mantiene pegados a la superficie de la Tierra es la misma. También Maxwell llevó a cabo la unificación de los campos eléctricos y magnéticos, que hasta antes de su gran teoría, eran considerados fenómenos separados y diferentes.

Steven Weinberg y Abdus Salam elaboraron en 1967-1968, una teoría relativista del campo cuántico, que permitía expresar las interacciones electromagnéticas y débiles de una manera unificadas (la interacción electrodébil), y que predijo hechos que luego fueron comprobados experimentalmente. Posteriormente, Howard Georgi y Sheldom Glashow desarrollaron una nueva teoría, que aportaba nuevas características y corregía algunos errores y omisiones de la anterior teoría. Sin embargo de las ecuaciones se desprendía el decaimiento del protón. Esto llevó a algunos famosos experimentos para detectar este efecto: pero como el tiempo de vida de un protón es muy largo, en el orden de 1031 años, no es posible observar la partícula el tiempo suficiente como para presenciar la descomposición. En reemplazo de esto, quizás el efecto podría ser observado si se examinan suficientes protones. Algunos intentos de medición conocidos se realizaron en piscinas subterráneas (para proteger el experimento de radiaciones) de grandes dimensiones, en las que el decaimiento del protón sería visualizado como un destello en una serie de fotosensores.

Formulación matemática

El Modelo estándar de la física de partículas es una teoría de campo de gauge que describe a fermiones elementales (leptones y quarks) en interacción mútua mediante una serie de campos de Yang-Mills de bosones intermediarios. Puesto que el modelo electrodébil (que describe la interacción electromagnética y débil) está basado en una teoría de gauge con grupo gauge de simetería SU(2)xU(1) y la cromodinámica cuántica (que describe la interacción fuerte) está basa en una teoría con grupo gauge SU(3); los físicos han encontrado prometedor describir todas estas interacciones mediante una teoría gauge con un grupo de simetría que tenga como subgrupos a los grupos gauge mencionados.

SU(5)

Un candidato obvio para grupo de simetría es SU(5) en el que se basa el modelo de Georgi-Glashow de 1974. En ese modelo se incluía un mecanismo de ruptura espontánea de la simetría por el cual la simetría original completa, se volvía una simetría menos general U(1)xSU(2)xSU(3) a bajas energía por fenómenos que rompían la simetría. Aunque a grandes energías los factores de ruptura se vuelven irrelevantes y los tres tipos de interacción debían aparecer como manifestaciones del mismo campo. Una de las predicciones de este modelo es que existirían interacciones que transformarían quarks en leptones violando la conservación de número bariónico (aunque aún se conservaría la suma del número bariónico más el número leptónico). Una de esas interacciones mencionadas permitiría la desintegración del protón en otras partículas leptónicas. Como la propia teoría permite calcular la tasa de desintegración en principio es más o menos directo someter a prueba la teoría. Desgraciadamente la desintegración del protón no ha sido observada y los límites de error experimental permiten descartar la teoría, razón por la cual se han buscado otros grupos de simetría gauge que den lugar a predicciones de acuerdo con lo observado. Aunque la elegancia de esta teoría ha hecho que sea la base de muchas otras propuestas posteriores algo más complicadas.

Otras propuestas

Se han propuesto muchas teorías de gran unificación con grupo gauge que tiene como subgrupos al grupo gauge del modelo estándar (U(1)xSU(2)xSU(3)), aunque ninguna de ellas tiene aceptación general. Algunas teorías de gran unificación convencionales son:

  • Modelo mínimo levógiro-dextrógiro basado en \scriptstyle SU(3)_C \times SU(2)_L \times SU(2)_R \times U(1)_{B-L}
  • Modelo \scriptstyle SO(10)
  • Modelo SU(5) modificado, basado en \scriptstyle SU(5)\times U(1)_\chi]/\mathbb{Z}_5
  • Modelo SO(10) modificado \scriptstyle SO(10) \times U(1)
  • Modelo de Pati-Salam \scriptstyle SU(4) \times SU(2) \times SU(2)
  • Modelo de trinificación, basado en \scriptstyle SU(3) \times SU(3) \times SU(3)
  • Modelo SU(6), basado en \scriptstyle SU(6)
  • Modelo AMOSA13(13), basado en \scriptstyle AMOSA13(13)

Véase también


Wikimedia foundation. 2010.

Mira otros diccionarios:

  • Teoría de Gran Unificación — Una Teoría de Gran Unificación (TGU, o GUT por Grand Unification Theory ) es una que unifica en tres de las cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza: la fuerza nuclear débil, fuerza nuclear fuerte y la fuerza electromagnética. La fuerza de… …   Enciclopedia Universal

  • gran unificación, teoría de (TGU) — Teoría que intenta unificar las fuerzas electromagnética y nuclear débil (ver teoría electrodébil) con la fuerza nuclear fuerte. La unificación de las cuatro interacciones fundamentales (se incluye la gravitacional) se llama a veces teoría… …   Enciclopedia Universal

  • Unificación — es un concepto que puede aplicarse a: la Teoría de la gran unificación, de la Física. un proceso político que reúne dos o más entidades políticas preexistentes. Se le considera un movimiento nacionalista centrípeto o irredentismo (porque pretende …   Wikipedia Español

  • Teoría del campo unificado — En física, la teoría de campo unificado es una teoría de campos que trata de unificar introduciendo principios comunes dos teorías de campo previamente consideradas diferentes. Esto implicaría que seria posible describir las interacciones… …   Wikipedia Español

  • Teoría del Big Bang — «Big Bang» redirige aquí. Para otras acepciones, véase Big Bang (desambiguación). Para la serie de televisión, véase The Big Bang Theory …   Wikipedia Español

  • Teoría de supercuerdas — Representación visual de una variedad de Calabi Yau. Se postula que las dimensiones extras de la teoría de supercuerdas tienen esta forma. La teoría de supercuerdas es un esquema teórico para explicar todas las partículas y fuerzas fundamentales… …   Wikipedia Español

  • Gran colisionador de hadrones — Coordenadas: 46°14′N 06°03′E / 46.233, 6.05 …   Wikipedia Español

  • Teoría del todo — La teoría del todo (o ToE por sus siglas en inglés, Theory of Everything ) es una teoría hipotética de la Física teórica que explica y conecta en una sola todos los fenómenos físicos conocidos. Inicialmente, el término fue usado con una… …   Wikipedia Español

  • Teoría — (Del gr. theoria, contemplación.) ► sustantivo femenino 1 Conjunto organizado de ideas o leyes que sirven para explicar determinado orden de fenómenos: ■ defiende la teoría del big bang . SINÓNIMO doctrina 2 Conocimiento especulativo considerado… …   Enciclopedia Universal

  • unificación — ► sustantivo femenino Acción y resultado de unificar: ■ la unificación política de los territorios ha favorecido a sus habitantes. ANTÓNIMO separación * * * unificación f. Acción y efecto de unificar. * * * unificación. f. Acción y efecto de… …   Enciclopedia Universal


We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.