La teoría de las no-partículas

(Publicado el 11 de junio de 2007)
(Traducido de: http://www.physorg.com/news100753984.html)

El profesor Howard Georgi propone la teoría de la física de las no-partículas.

Inpartículas, no partículas, pueden encajar en una teoría que tiene la propiedad de invariancia de escala continua, que es difícil de visualizar.

Un fractal, como esta curva de Koch, es un ejemplo de invariancia de escala discreta porque muestra el mismo aspecto si se multiplica por un número entero. Créditos: Benoit Mandelbrot, Fractals.

Howard Georgi, un físico en la Universidad de Harvard, acaba de publicar un artículo sobre lo que él llama la física de las no-partículas que sugiere la existencia de objetos no-partícula (unparticle stuff) que no pueden explicarse mediante el modelo estándar.
Aparecido en una reciente edición de la revista Physical Review Letters, el artículo cuenta que los objetos no-partícula serían muy diferentes a cualquier cosa conocida.

Georgi, un respetado físico, bien conocido por su trabajo pionero en ámbitos como la supersimetría, la cromodinámica cuántica, y las grandes teorías unificadas, explica que la física de bajas energías de invariancia de escala no trivial no puede ser descrita en términos de partículas.

En la investigación inicial de la idea, propone un panorama cuantitativo para la producción de los objetos no-partícula (unparticle stuff) y predice la forma en que podrían ser detectados experimentalmente en el nuevo gran colisionador de hadrones (LHC), el acelerador de partículas más potente que será inaugurado a principios de 2008.

En la teoría de la invariancia de escala -donde los objetos no cambian cuando sus cualidades dimensionales se multiplican por un parámetro reescalable- el concepto de partículas no funciona debido a que la mayoría de las partículas tienen definida una masa distinta de cero.
Esto no es un problema en la mecánica cuántica ya que el modelo estándar no tiene invariancia de escala. Sin embargo, Georgi sugiere que en el modelo estándar podría existir un área de invariancia de escala todavía por descubrir.

"Me he divertido mucho con esto", decía Georgi en PhysOrg.com. "Es un fenómeno que se comprende matemáticamente desde hace mucho tiempo, en el sentido de que conocemos las teorías que tienen la peculiar propiedad de invariancia de escala. Es difícil describir esto por ser tan diferente a lo que estamos acostumbrados. Para nosotros supone una gran diferencia medir las masas en gramos o kilogramos, pero en un mundo de invariancia de escala no habría ninguna diferencia."

Georgi explica que los fotones, que son partículas de luz, tienen la propiedad de invariancia de escala porque tienen masa cero. Multiplicando todas las energías de los fotones por un factor de 1000 harían exactamente lo mismo.

"Hace tiempo que sesudos teóricos (como Ken Wilson) mostraron que existían disparatadas posibilidades que no involucran a partículas con masa cero pero que todavía tienen la propiedad de que las energías puedan multiplicarse por cualquier factor para dar una teoría física equivalente", dijo Georgi. "[Pero] esto es imposible si hay partículas con una masa definida distinta de cero. Por eso las he llamado cosas no-partícula ('unparticle' stuff)".

Este sector de invariancia de escala interactúa muy débilmente con el resto del modelo estándar, por lo que es posible obtener pruebas de los objetos no-partícula, si es que existen.
La teoría de no-partículas es una teoría de alta energía que contiene tanto los campos del modelo estándar como los campos "Banks-Zaks" (que tiene invariancia de escala en un punto del infrarrojo). Los dos campos pueden interactuar a través de las interacciones de las partículas ordinarias en una la máquina con enegía suficientemente alta o una escala de masas suficientemente baja.

"If all of the stuff that is scale-invariant couples to all the stuff that isn't in a way that gets weaker and weaker as the energy gets lower, then it could be that, at the energies we can probe today, we just don't see the unparticle stuff at all," explicó Georgi.

"Podría haber un mundo de invariancia de escala aparte de nuestro propio mundo que se esconde de nosotros a bajas energías porque sus interacciones con nosotros son demasiado débiles."

Estas interacciones de partículas parecen tener la distribución de energía y momento que falta. Georgi ha calculado la peculiar distribución de la energía que falta para la descomposición de un quark top, lo que significa la producción de un objeto no-partícula.

"La confusa cuestión de '¿qué aspecto tiene un objeto no-partícula?' es reemplazada por una simple pregunta: '¿Cómo un objeto no-partícula empieza a mostrar un aumento de energía en nuestros experimentos? ", se pregunta Giorgi.