Neutrinos superlumínicos en Madrid gracias a Sheldon Lee Glashow, Premio Nobel de Física 1979, el próximo sábado 17 de diciembre

Todo aficionado a la física de partículas que se encuentre en Madrid el sábado 17 de diciembre tiene una cita obligada en la sede de la Fundación BBVA en Paseo de Recoletos, 10. El aforo es limitado y es imprescindible confirmar la asistencia antes del día 16 de diciembre por e-mail (confirmaciones@bbva.es) o llamando al teléfono 91 374 5400. No te la pierdas (se ofrecerá traducción simultánea para los que no dominen el inglés). Yo no podré asistir a la conferencia, una pena. El anuncio me lo dijo Mario Herrero Valea (@Fooly_Cooly) en Twitter y me lo volvió a recordar el mismísimo Luis E. Ibáñez (Universidad Autónoma de Madrid) en un comentario en este blog: “Con ocasión de la inauguración del nuevo edificio del Instituto de Física Teórica UAM-CSIC en Madrid, la semana que viene llegará a Madrid Albert De Roeck, “deputy spokesman” (número 2) del experimento CMS del LHC, uno de los dos detectores más grandes del LHC. El sábado 17 por la mañana habrá unas conferencias en la Fundación BBVA en el Paseo de Recoletos en las que De Roeck contará para el publico en general las últimas novedades del acelerador LHC (incluyendo, según nos ha dicho, el status de la búsqueda del Higgs). Habrá también otra charla del Premio Nobel Sheldon Glashow, que hablará de neutrinos, incluyendo los resultados del experimento OPERA.” Más información en la web del IFT, incluyendo programa y póster de la actividad.

Sheldon Lee Glashow, Premio Nobel de Física en 1979 por ser el padre de la teoría de la unificación electrodébil (premio que recibió junto a Steven Weinberg y Abdus Salam) hablará de neutrinos y de su reciente artículo en PRL junto a Cohen donde propone que los neutrinos muónicos superlumínicos pierden energía por una radiación de tipo Cherenkov. Seguro que todos los asistentes disfrutarán. Aprovechando la ocasión, os resumo la historia de la teoría electrodébil que nos contó en su conferencia Nobel, que espero os anime a asistir a la conferencia.

Bludman propusto en 1958 usar una teoría gauge de tipo Yang-Mills basada en el grupo SU(2) para explicar la interacción débil que predice las corrientes neutras, pero esta teoría no es renormalizable. Schwinger le propuso en 1956 a Glashow, como idea para su tesis doctoral, estudiar mediante una teoría gauge la unificación de la interacciones débil y electromagnética. Como escribe Glashow en su tesis doctoral de 1958, dirigida por Schwinger, la unificación electrodébil podría conducir a una teoría renormalizable. Sin embargo, en su tesis Glashow descubrió que una teoría gauge basada en SU(2) no podría realizar esta unificación pues era incompatible con los experimentos (las corrientes neutras modeladas por el grupo SU(2) no corresponden al fotón). Glashow concluyó que había que extender el grupo de simetrías.

Salam y Ward propusieron en 1959 una teoría gauge para la unificación electrodébil, pero que no incorporaba la violación de la paridad de la interacción débil; en esta teoría las corrientes neutras predichas por Bludman se interpretaban como el electromagnetismo. La teoría tampoco era renormalizable. En 1960 Salam y Ward extendieron su teoría gauge al grupo SU(2)xU(1), pero sin violación de la paridad. En paralelo, mientras estaba en Conpenhague, Glashow propuso en 1960 una teoría gauge SU(2)xU(1) para la unificación electrodébil con violación de la paridad. La teoría de Glashow predecía dos corrientes neutras, las mediadas por el fotón y las mediadas por una partícula con masa (que llamó mesón neutro B, pero que ahora se llama bosón vectorial Z). Glashow buscaba una teoría renormalizable, pero sus cálculos indicaban que su teoría no lo era, aún faltaba una pieza clave. Quizás, unificando esta teoría con la interacción fuerte se pudiera lograr la renormalizabilidad. Salam y Ward extendieron su teoría en 1961 a un grupo SU(2)xSU(2) que incorporaba tanto la interacción fuerte, como la débil y la electromagnética. Tampoco era renormalizable.

Glashow trabajó intensamente en la renormalizabilidad de su teoría durante varios años pero no logró encontrar la pieza que faltaba, la ruptura de la simetría. La masa de las partículas en su teoría no podía introducirse a mano, tenía que aparecer gracias a una ruptura espontánea de la simetría. Glashow recuerda que mantuvo muchas conversaciones en 1960 con Goldstone y Higgs, pero que le sirvieron de poco. Las piezas del puzzle no parecían encajar. La extensión del trabajo de Goldstone sobre la ruptura de la simetría en teorías gauge, realizada entre otros por Higgs en 1964, parecía que no tenía nada que ver con la teoría electrodébil de Glashow y con su renormalizabilidad. En 1967, de forma independiente, Salam y Weinberg incorporaron el mecanismo de Higgs de ruptura espontánea de la simetría a la teoría electrodébil de Glashow. Ambos conjeturaron que quizás con esta adición la teoría sería renormalizable. Sin embargo, estos trabajos pasaron completamente desapercibidos para la mayoría de los especialistas ya que nadie confiaba en que una teoría “tan complicada” fuera renormalizable. En 1970, Iliopoulos y Glashow observaron que ciertas divergencias se cancelaban en la teoría de Salam y Weinberg, pero Glashow confiera que los cálculos eran agotadores. En paralelo, Veltman le propuso a uno de sus estudiantes, ‘t Hooft, que estudiara la renormalizabilidad de esta teoría mediante una nueva técnica llamada regularización dimensional (desarrollada originalmente con la idea de estudiar la renormalizabilidad de la gravedad cuántica con un gravitón masivo). El resultado fue espectacular y en 1971 se descubrió que la teoría electrodébil de Glashow, Salam y Weinberg era renormalizable. El descubrimiento de las corrientes débiles neutras (o sea, el descubrimiento indirecto del bosón Z) puso a Glashow en el camino del Premio Nobel. El Modelo Estándar en su forma actual nació en 1973 y maduró durante la década de los 1970. La década prodigiosa de la física de partículas experimental en la que se descubrieron los quarks, la existencia de tres generaciones de partículas y muchas otras evidencias de la validez del Modelo Estándar. El culmen de la década fue el Premio Nobel de Física 1979 dividido a partes iguales entre Glashow, Salam y Weinberg.

Escuchar a Glashow hablar de neutrinos será todo un placer. Si puedes disfrutarlo, no te lo pierdas. Además, Albert de Roeck, la guinda del pastel, tampoco defraudará.

Carati, la materia oscura y la curva de rotación galáctica universal

Un artículo que afirma poder explicar las curvas de rotación galáctica sin utilizar la materia oscura, escrito por Andrea Carati (ArXiv:1111.5793) ha causado cierto revuelo en la web. Varios lectores me habéis pedido que dé mi opinión. Poco puedo aportar que no se haya dicho ya. El artículo de Carati no tiene ni pies ni cabeza. Yo me enteré gracias a Twitter, que apuntaba a un artículo en Universe Today (cuya traducción al español ha llegado a portada en Menéame). Quizás conviene leer lo que dice Mario Herrero, ”¿Ha tirado por la borda un matemático la hipótesis de la materia oscura?,” Stringers.es, 6 dic. 2011, en su último párrafo: “Carati, entre sus premisas, contiene un razonamiento circular. Está intentando demostrar que los efectos de la masa a gran distancia pueden explicar las curvas de rotación galácticas, pero para ello [usa] la Ley de Hubble, cuya demostración general implica haber despreciado efectos a larga distancia (lo que los físicos llamamos quedarnos a primer orden)… luego está intentando demostrar una hipótesis partiendo de un razonamiento que contiene la negación de esa misma hipótesis.” No hay que llegar tan lejos para darse cuenta de que Carati no tiene mucha idea de lo que habla. 

Una cosa que me sorprendió cuando leí el artículo de Carati es su ignorancia sobre la existencia de una curva de rotación galáctica universal para las galaxias espirales. Craso error para alguien que pretende explicar las curvas de rotación galáctica con una nueva ley universal. De hecho, he podido comprobar en los comentarios de quienes me pedían que hablara sobre Carati, que hay mucha gente que ignora la existencia de esta curva (descubierta en 1991 e intuida antes) y cuáles son sus características más importantes. La podéis ver en la figura de arriba, extraída del artículo de P. Salucci et al., “The Universal Rotation Curve of Spiral Galaxies. II The Dark Matter Distribution out to the Virial Radius,” Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 378: 41-47, 2007 [arXiv:astro-ph/0703115], que es la segunda parte de M.Persic et al., “The Universal Rotation Curve of Spiral Galaxies: I. The Dark Matter Connection,” Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 281: 27-47, 1996 [arXiv:astro-ph/9506004]. Recomiendo la lecutra de este artículo a los interesados en más detalles técnicos, que incluyen una fórmula matemática para la curva universal. Por supuesto, hay unas pocas galaxias que no cumplen con esta ley universal, las excepciones que confirman la regla; los interesados pueden consultar este reciente artículo de los mismos autores I.A. Yegorova et al., “Rotation curves of luminous spiral galaxies,” ArXiv: 1110.1925, 10 Oct. 2011.

¿Por qué gente como Carati no se molesta en estudiar lo que todo el mundo sabe antes de proponer sus ideas descabelladas? Lo mismo ha pasado recientemente con los neutrinos de OPERA. Y seguirá pasando…

PS (7 dic. 2011): Recomiendo la lectura de “Carati el crucificado y su propuesta de NO-materia oscura,” Cuentos Cuánticos, 7 dic. 2011. Una crítica comedida pero certera del artículo de Carati que deja una puerta abierta, como debe ser, … ¿Sabrá recoger Carati el guante?