Electrodinámica Cuántica en un trazo de lápiz Alfredo Raya Montaño, IFM-UMSNH [email protected].
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Contenido
• Motivación
• Partículas Fundamentales
• Masa de los Protones y Neutrones
• Un modelo de juguete: QED3
• “Materia Condensada Relativista”
• Comentarios Finales
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Motivación• ¿Es la masa una
propiedad fundamental de la materia?
• Clásicamente, sí.• F=ma• Ley de Lavoissier
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Motivación• Pero “La masa de un
cuerpo es una medida de su contenido energético”
• E=mc2
• m=E/c2
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La Masa del Universo
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Partículas Fundamentales
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Partículas Fundamentales
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Masa de Protones y Neutrones• El vacío de QCD, por
las interacciones fuertes, es muy cambiante
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Masa de Protones y Neutrones• Además, debido a
efectos no perturbativos, los quarks no se encuentran libres, sino confinados dentro de los hadrones
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Masa de Protones y Neutrones• Así que en el vacío se
forma un condensado de quarks que provee un medio “pegajoso” en el cual los quarks adquieren masa
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Masa de Protones y Neutrones
Esto lo comprueban simulaciones de lattice
“Pero simplemente tener una computadora que arroja resultados después de extensos y oscuros cálculos no satisface nuestra hambre de entendimiento”
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Masa de Protones y Neutrones• Las Ecuaciones de
Schwinger-Dyson nos proveen de una plataforma natural para estudiar la generación dinámica de masas en el continuo
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Masa de Protones y Neutrones• Debemos buscar un
modelo simplificado que exhiba características similares a QCD
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Un modelo de juguete: QED3• QED3 es una teoría que adolece de divergencias • Provee de un campo de batalla para estudios de GDM en
el continuo y en lattice• La estructura de las ESD es más simple
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Un modelo de juguete: QED3• Exhibe confinamiento y GDM
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Un Modelo de juguete: QED3• En la física de la materia condensada, se usa
como una teoría efectiva para describir:• Efecto Hall Cuántico• Superconductividad de Alta Tc• Aislantes de Mott• Antiferromagnetos de Heisenberg• Etcétera
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“Materia Condensada Relativista”• En 2005 se descubrió un
cristal bidimensional llamada GRAFENO
• En este cristal, los portadores de carga son electrones de Dirac
• Surge el paradigma de la Materia Condensada Relativista
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Grafeno• Es la base de toda estructura grafítica
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Estructura de Bandas• Los portadores de carga son electrones
“relativistas”
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QED en un trazo de lápiz
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EHC no convencional• Grafeno exhibe varias formas no convencionales
del EHC
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Predicciones
• Grafeno predice los siguientes fenómenos:
• Efecto Hall Cuántico Fraccionario
• Ferromagnetismo Cuántico de Hall
• Efecto Espin-Hall
• Brechas excitónicas
• Etc
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Pruebas de QED• Efectos propios de QED amplificados 300x
• Paradoja de Klein
• Zitterbewegung
• QED en Espacios Curvos
ds2=-dt2+e-2(x,y)(dx2+dy2)
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Grafenium Inside• Electrónica basada en Grafeno
(IBM e Intel )• Plásticos conductores
(compuestos de grafeno)• Polvo de grafeno en baterías
eléctricas• Polvo de grafeno en “plasma
displays”• Computación Cuántica basada
en grafeno• Almacenamiento de
Hidrógeno
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Grafeno y GDM• El papel de las masas de
los portadores de carga en grafeno se puede medir experimentalmente
• Las masas se pueden generar dinámicamente
• También el campo magnético cataliza la generación dinámica de masas
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Comentarios Finales
• El origen de la masa es uno de los grandes misterios de la naturaleza
• Las interacciones fuertes de QCD son responsables de las masas de los protones y neutrones, 98% de la materia ordinaria
![Page 27: Electrodinámica Cuántica en un trazo de lápiz Alfredo Raya Montaño, IFM-UMSNH raya@ifm.umich.mx.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062500/5665b4661a28abb57c91369e/html5/thumbnails/27.jpg)
Comentarios Finales• No siempre “Simplificar” implica
“Sacrificar”
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Comentarios Finales
• Grafeno es un sistema físico donde confluyen dos grandes ramas de la física: Materia Condensada y Altas Energías
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GRACIAS