Física de partículas no

En física teórica , la física no particulada es una teoría especulativa que conjetura una forma de materia que no puede explicarse en términos de partículas utilizando el Modelo Estándar de la física de partículas, porque sus componentes son invariantes de escala .

Howard Georgi propuso esta teoría en dos artículos de 2007, "Física de partículas no binarias" ^{[ 1 ]} y "Otra cosa extraña sobre la física de partículas no binarias" ^{[ 2 ]} . Sus artículos fueron seguidos por trabajos posteriores de otros investigadores sobre las propiedades y la fenomenología de la física de partículas no binarias y su impacto potencial en la física de partículas , la astrofísica , la cosmología , la violación de CP , la violación del sabor leptónico , la desintegración del muón , las oscilaciones de neutrinos y la supersimetría .

Todas las partículas existen en estados que pueden caracterizarse por una determinada energía , momento y masa . En la mayor parte del Modelo Estándar de la física de partículas, las partículas del mismo tipo no pueden existir en otro estado con todas estas propiedades escaladas por un factor común ; los electrones , por ejemplo, siempre tienen la misma masa independientemente de su energía o momento. Pero esto no siempre es así: las partículas sin masa, como los fotones , pueden existir con sus propiedades escaladas de forma idéntica. Esta inmunidad al escalado se denomina "invariancia de escala".

La idea de las no-partículas surge de la conjetura de que puede haber "materia" que no necesariamente tenga masa cero, pero que sea invariante a escala, con la misma física independientemente de un cambio de longitud (o equivalentemente de energía). Esta materia es diferente de las partículas y se describe como no-partícula. La materia no-partícula es equivalente a partículas con un espectro continuo de masa. ^{[ 3 ]}

Este tipo de materia no particulada no se ha observado, lo que sugiere que, de existir, debe interactuar débilmente con la materia ordinaria a energías observables. Desde que el equipo del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) anunció en 2009 que comenzaría a explorar una frontera de energía más alta, algunos físicos teóricos han empezado a considerar las propiedades de la materia no particulada y cómo podría manifestarse en los experimentos del LHC. Una de las grandes esperanzas puestas en el LHC es que pueda generar descubrimientos que nos ayuden a actualizar o reemplazar nuestra mejor descripción de las partículas que componen la materia y las fuerzas que las mantienen unidas.

Las partículas inactivas tendrían propiedades en común con los neutrinos , que tienen una masa casi nula y, por lo tanto, son prácticamente invariantes de escala . Los neutrinos apenas interactúan con la materia; la mayoría de las veces, los físicos solo pueden inferir su presencia calculando la energía y el momento "faltantes" después de una interacción. Al observar la misma interacción repetidamente, se construye una distribución de probabilidad que indica con mayor precisión cuántos y qué tipo de neutrinos están involucrados. Se acoplan muy débilmente a la materia ordinaria a bajas energías, y el efecto del acoplamiento aumenta a medida que aumenta la energía.

Se podría utilizar una técnica similar para buscar evidencia de partículas no masivas. Según la invariancia de escala, una distribución que contenga partículas no masivas se haría evidente porque se asemejaría a una distribución de un número fraccional de partículas sin masa.

Este sector invariante de escala interactuaría muy débilmente con el resto del Modelo Estándar, lo que permitiría observar evidencia de materia no particulada, si es que existe. La teoría de la materia no particulada es una teoría de alta energía que contiene tanto campos del Modelo Estándar como campos de Banks-Zaks , los cuales presentan un comportamiento invariante de escala en un punto infrarrojo. Ambos campos pueden interactuar mediante las interacciones de partículas ordinarias si la energía de la interacción es suficientemente alta.

Estas interacciones de partículas presentarían energía y momento "faltantes" que no serían detectados por el aparato experimental. Ciertas distribuciones distintivas de energía faltante indicarían la producción de materia no particulada. Si no se observan tales señales, se pueden establecer y refinar los límites del modelo.

Se ha propuesto la física de partículas no neutras como explicación de las anomalías en los materiales cupratos superconductores, ^{[ 4 ]} donde la carga medida por ARPES parece exceder las predicciones del teorema de Luttinger para la cantidad de electrones. ^{[ 5 ]}

• Zyga, Lisa. "Profesor propone una teoría de la física de partículas no partícula" . PhysOrg.com.
• Zyga, Lisa. "Los físicos construyen modelos de partículas no definidas guiados por el Big Bang y las supernovas" . PhysOrg.com.
• "Teoría física extraña: Cosas no particuladas" . ScienceDaily.com.
• Siegfried, Tom .La materia "no partícula" podría ser lo que mantiene unida la física . whyfiles.org. Archivado del original el 12 de mayo de 2008. Consultado el 29 de enero de 2008 .
• Feng, Jonatán. "Física sin partículas" (PDF) . hep.ps.uci.edu.
• Cheung, Kingman; Wai-Yee Keung; Tzu-Chiang Yuan (2007). "Fenomenología de colisionadores de la física de partículas no binarias". Physical Review D . 76 (5) 055003. arXiv : 0706.3155 . Bibcode : 2007PhRvD..76e5003C . doi : 10.1103/PhysRevD.76.055003 . S2CID 119612474 .