Agujeros Negros
y
Radiación de Hawkings
ó
La búsqueda de las partículas elementales
…¿puede destruir al mundo?
Salvador Carrillo Moreno
Departamento de Física y Matemáticas
Universidad Iberoamericana
Mayo de 2013
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Contenido
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¿Qué es un agujero negro?
¿Qué es el LHC?
¿Cómo se relacionan?
Elemental mi querido Watson
Créditos Bancarios de Heisenberg
El vacío físico no está vacío
Sansón contra Golilat
Radiación de Hawking
Conclusiones
1
¿Qué es un agujero negro?
La velocidad de escape es la Velocidad
que necesita alcanzar un un cuerpo
para poder escapar de la fuerza
gravitaroria de la Tierra
2
¿Qué es un agujero negro?
La velocidad de escape es la Velocidad
que necesita alcanzar un un cuerpo
para poder escapar de la fuerza
gravitaroria de la Tierra
¿Qué pasa si la velocidad
de escape es igual a la
velocidad de la luz?
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¿Cuál es el problema?
• Nada escapa de un agujero
nego.
– Inclusive la luz no puede
escapar.
• ¡Si ya pasaste el radio de
Schwarzschild, no te
puedes escapar!
• Al parecer lo agujeros
negros siembre absorben
El profesor McGuire se arrepiente de ser el
primero en crear un agujero negro en el
más masa por la fuerza de
laboratorio.
gravedad!!!
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El agujero negro siempre crece y crece …
Videos agujeros negros
http://goo.gl/n6zq4
5
http://fismat.uia.mx:public_html/agujerosnegros.mp4
¿Qué es un agujero negro?
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Galaxia = 7.8 M km
Sol = 3 km
Tierra = 9 mm
Persona = 1.5 10^-25m
(átomo 10-10 m)
Radio de Schwarzschild
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¿Podemos hacer uno?
• Ingredienes:
– 1010 cucharadas (aprox
la masa de la tierra)
• NOTA puede ser de
harina, o de cualquier
material, pero debe
tenerla a la mano.
– Una vasija de 2cm de
largo. Aprox.
– No necesita cocinarla,
solamente meta toda la
masa dentro de la vasija.
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¿Qué es el LHC?
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LHC en una página
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Costo: 3,000 millones euros
Circunferencia 27 km
100 m bajo tierra
Cada protón 7 TeV
Iones de plomo a 1,150 TeV
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¿Cómo se relacionan?
• LHC
• AGUJERO NEGRO
• Relación
• Einstein Equivalencia Masa Energía
• Heisenberg Principio de incertidumbre
• Schwarchild Radio de un Agujero Negro
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Elemental mi querido Watson
• ¿Qué es una partícula
elemental?
• Mecánica Cuántica +
Relatividad Especial
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Principio de incertidumbre
• Qué nos permite o dice:
–
–
–
–
–
–
–
Explicar el alcance de las fuerzas.
Explicar la vida media de las partículas.
Explica el átomo de hidrógeno
El vacío no está vacío, más bien está lleno.
Una partícula nunca está sola.
Los agujero negros, no son negros.
Podemos violar la ley de la conservación de la energía,
pero no la ley de la conservación de la carga.
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Créditos Bancarios de
Heisenberg
Contrato: Usted puede pedir la cantidad de dinero que guste,
pero debe pagarla en el tiempo establecido para no violar
ninguna ley.
Dólares día
1 millón de dólares
10 segundos
100 dólares
1 día
3 dólares
1 mes
1 centavo
27 años 5 meses
nada
todo el tiempo del mundo
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Créditos Bancarios de
Heisenberg
Dólares día
1 millón de dólares
10 segundos
100 dólares
1 día
3 dólares
1 mes
1 centavo
27 años 5 meses
nada
todo el tiempo del mundo
15
El vacío físico
Primer acto
El vacío
17
El vacío físico
Primer acto
Segundo acto
El vacío
dos partículas
18
El vacío físico
Primer acto
Segundo acto
El vacío
dos partículas
Tercer acto
El vacío
¿Cómo se llamó la película?
19
El vacío físico
Primer acto
Segundo acto
El vacío
dos partículas
Tercer acto
El vacío
¿Cómo se llamó la película?
1. El vacío no está vacío
2. La materia no se crea ni se destruye, sólo
hace lo que se le pega la gana
20
El vacío físico
Primer acto
Segundo acto
El vacío
dos partículas
Tercer acto
El vacío
¿Cómo se llamó la película?
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El vacío físico
Primer acto
Segundo acto
El vacío
dos partículas
Tercer acto
El vacío
¿Cómo se llamó la película?
En un tiempo determinado (en 3 actos)
Tomé un poco de energía prestada (materia)
• La materia no se crea ni se destruye, sólo casi hace lo 22que
se le pega la gana
El vacío físico
Primer acto
El vacío
Segundo acto
Muchas partículas
Tercer acto
El vacío
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El vacío físico
Primer acto
El vacío
Segundo acto
Muchas partículas
Tercer acto
El vacío
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Sansón contra Goliat
(Radiación de Hawking)
25
Radiación de Hawking
Primer Acto
26
Radiación de Hawking
Primer Acto
Segundo Acto
27
Radiación de Hawking
Primer Acto
Segundo Acto
Último Acto
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Radiación de Hawking
Primer Acto
Segundo Acto
Último Acto
• Nuestro caso del Banco:
– Si una partícula cae dentro del agujero negro
alguien tiene que pagar la cuenta cuando se
acaba el tiempo!!!
– El agujero negro paga la cuenta! Tiene que
aportar energía a la partícula que quedo afuera
29
• Por lo tanto el agujero negro pierde masa
Radiación de Hawking
• Stephen Hawking se dio
cuenta que esto podía
pasar junto a un agujero
negro.
• Ahora ya tenemos una
manera en que los
agujeros negros no
continúen creciendo
para siempre.
• Ahora pueden inclusive
desintegrarse.
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En 2001 se publicó ...
• Dimopoulos and
Landsberg, Physical
Review Letters, 15
October 2001.
• Más publicaciones
han salido.
31
Que pensamos obtener del LHC
• Origen de la masa.
• Ayuda a la unificación de
las fuerzas
• Energía oscura
• Materia oscura
• Materia vs Antimateria
• Plasma de quarkgluones
• Y lo que se acumule en
la semana.
32
Que pensamos obtener del LHC
• Origen de la masa.
• Ayuda a la unificación de
las fuerzas
• Energía oscura
• Materia oscura
• Materia vs Antimateria
• Plasma de quarkgluones
• Y lo que se acumule en
la semana.
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Datos curiosos del LHC
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Se va a ver afectado por al Luna.
(1mm)
Detector CMS tiene mas fierro que la
Torre Eiffel
Refrigerador más grande del mundo
Protones viajan al 999.99991%
velocidad de la luz.
Prootnes de hidrógeno (2 nanogramos
diarios) 1millon de años para 1 gramo
Cada protón tiene la energía de 400 t
ferrocarriles a 150 km/hr
Protones al chocar tendrán más de
100,000 veces la temperaturoa del
núcleo del Sol.
LHC RAP
Inició a circular protones el 10 de Septiembre
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La ibero es parte del LHC
• CMS (Compact Muon
Solenoid)
– 155 instituciones
– 37 países
– 2,000 físicos y físicas.
• 12,500 toneladas!
• Detector de propósito
general.
35
Conclusiones
• No se va a acabar el mundo…
(por lo menos todavía no)
• Queremos encontrar cosas nuevas:
– Dimensiones extra
– Partículas nuevas
– Interacciones nuevas
• Brinda una ventana para encontrar
nueva física
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¿Qué le da la masa a las Tortillas?
• Bosón de Higgs
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¿Qué le da la masa a las partículas?
• Bosón de Higgs
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¿Qué le da la masa a las partículas?
• Bosón de Higgs
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¿Qué le da la masa a las partículas?
• Bosón de Higgs
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¿Qué le da la masa a las partículas?
• Bosón de Higgs
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¿Qué es el LHC?
• Large Hadron
Collider.
• 6 Experimentos
– ALICE
– LHCb
– CMS
– LHCf
– ATLAS
– TOTEM
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Muchas gracias por su tiempo
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Principio de Incertidumbre
y el átomo de Hidrógeno
• El principio de
Incertidumbre
también ayuda a
entender al átomo.
protón + electrón
– Caso particular del
átomo de hidrógeno.
44
Principio de Incertidumbre
• El principio de
Incertidumbre
explicado
experimentalmente
con un laser.
protón + electrón
– El comportamiento
del laser en este
caso es explicado
por el principio de
incertidumbre.
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La búsqueda de las partículas elementales …¿puede destruir al