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Borja TosarIgnacio CrespoJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetentrelazamiento observado bosón zmedición espines estados entrelazadosfrancis villatoro explica medición espinesentrelazamiento cuántico bosones zfuerza nuclear débil bosón zmediador fuerza nuclear gluóninteracción entre neutrinosbosones z experimento atlasgran colisionador de hadrones cerncolaboración atlas ginebralhc colisiones protones teraelectrónvoltiosenergía aceleradores supera rayos cósmicosbosones z mediadores fuerza pesadosentrelazamiento de pares de bosones zbosón higgs y colaboración atlasbosón higgs decae en bosones zbosones virtuales off-shell higgsgluones y quarks generando bosón higgsmodelo estándar colisión de protonesbosón higgs lazo cerrado de leptonesbosón higgs decaimiento bosones zleptón anti-leptón electrón anti-electróngluones protones loop tres quarksquark acoplamiento bosón higgsBosón ZHiggsAtlasGran Colisionador de Hadrones (LHC)LHCCERNGinebrabosones ZBorja Tosarbosón de HiggsFrancis VillatoroHéctor SocasModelo Estándarestado EPR
Bosón Higgs y colaboración Atlas
Con
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Borja Tosar analiza el título del artículo científico sobre la medición del entrelazamiento de pares de bosones Z y plantea una pregunta sobre cómo un bosón de Higgs, menos masivo que dos bosones Z, puede decaer en ellos.
…es una de ellas. Pero estas que lo interpretan en un marco predictivo, la verdad que son bastante atractivas y que van teniendo un caso acumulativo, se llama, de evidencia ¿no? Con pequeños papers que parece que van refrendando la idea que es bonito de ver. Vale, muy bien, pues venga. Teníamos luego otra noticia de Atlas, en este caso sobre entrelazamiento observado en el bosón Z. ¿Esto es algo que se puede contar rapidito, casi que como titulares en versión breve? Sí, yo lo explico y si no Francis puede aclarar más porque se relaciona con muchas cosas que Francis explicó con detalle acerca de cómo medir, midiendo espines, el hecho de que dos estados están entrelazados o no. La primera vez que se mide el entrelazamiento cuántico entre dos bosones Z, dos bosones Z que son; recordemos que hay cuatro fuerzas naturales fundamentales: está el electromagnetismo, la fuerza nuclear débil, la fuerza nuclear fuerte y la gravedad. La fuerza nuclear electromagnetismo está mediada por el fotón, la fuerza nuclear fuerte está mediada por el gluón, la gravedad es complicadísima. La fuerza nuclear débil está mediada por tres partículas que se llaman W+, W- y la Z. La Z es neutra y este se llama bosón Z; este bosón es el mediador de la fuerza nuclear débil y por ejemplo interviene en, no sé, por ejemplo la interacción entre neutrinos o cosas por el estilo. Por ejemplo dos neutrinos colisionan entre sí y hay otros dos neutrinos, cosas por el estilo. Procesos muy poco probables. Bueno, los bosones EZ se midió por primera vez en ATLAS. ATLAS es la colaboración que funciona dentro del, que usa el LHC, el gran colisionador de hadrones, en el CERN, en Ginebra. Entonces, recordemos que hace el LHC; el LHC hace chocar protones a muy alta energía. Acá estamos hablando entre 13 teraelectrónvoltios y 13,6 teraelectrónvoltios medidos del sistema de centro de masa. Es mucha, mucha energía comparado con otros experimentos que hayamos realizado bajo control. Aclaro, bajo control porque si uno compara con las energías que hay en rayos cósmicos no están así, pero en aceleradores es lo más alto que podemos llegar. Entonces entre 3 y 13, casi 14 terelectrón voltios, 13,6 terelectrón voltios, protón, protón, hacen colisional y mirás lo que pasa en el detrito con los detectores y observás lo que ocurre. En ese observar lo que ocurre, lo que se midió, ahora vamos a decir cómo se produce eso; es mirar dos, un par de bosones Z, de los mediadores de la fuerza son bosones pesados, masivos y ver que están entrelazados cuánticamente uno con el otro. Eso es lo que se pidió. Es más, si uno mira el título del artículo, que es algo así como medición del entrelazamiento de pares de bosones Z en el decaimiento del bosón de Higgs en la colaboración Atlas, automáticamente suena algo raro ahí. ¿Cómo? Dos bosones Z que decaen a partir de un bosón de Higgs, porque el bosón de Higgs es más masivo que el bosón Z, pero no más masivo que dos de ellos. Es decir, el Higgs tiene menos masa que dos bosones Z. ¿Cómo puede ser que un Higgs decaiga en dos bosones ¿Z? Puede hacerlo, pero siempre y cuando esos dos bosones Z sean bosones virtuales, es decir, bosones que están off-shell, que no cumplen la relación de capa de masa y que a su vez van a decaer en otras cosas; que son esas las que yo observo. No es que yo observo dos bosones Z. Lo que ocurre es esto: hay un proceso, un proceso. bastante abstruso, que involucra un proceso cuántico a través del modelo estándar por el cual dos gluones, recordemos, estamos haciendo colisionado a protones, los protones tienen adentro quarks y gluones, entonces uno de los procesos que ocurren ahí es que un par de gluones generan un loop, un lazo cerrado de leptones, o de quarks mejor dicho, eso genera un bosón de Higgs, Ese bosón de Higgs Decae en dos bosones Z y cada uno de esos bosones Z decaen en un leptón anti-leptón. Leptón anti-leptón puede ser por ejemplo un electrón anti-electrón, muón anti-muón. Es decir, es bastante complicado: dos gluones que están adentro de los protones hacen un loop con tres quarks. Ese quark, como los quarks se acoplan, un quark anti-quark se acopla al bosón Higgs; se genera un bosón de Higgs. Como el Higgs se acopla a dos Z, decae en dos Z y cada uno de esos Z, como es neutro, no cargado, decae en un electrón anti-electrón, o muón anti-muón, o una mezcla de ellos porque están mezclados. Entonces es bastante abstruso el decaimiento, y cuanto más abstruso un decaimiento, menos probable es porque en cada uno de estos pasajes se multiplica por una constante de acoplamiento, que son números muy chiquititos; entonces, cuantas más peripecias tuvo…
Significado #1 · Palabras #1
Borja Tosar analiza el título del artículo científico sobre la medición del entrelazamiento de pares de bosones Z y plantea una pregunta sobre cómo un bosón de Higgs, menos masivo que dos bosones Z, puede decaer en ellos.
Habla: Borja TosarSignificado #1 · Palabras #1entrelazamiento observado bosón zmedición espines estados entrelazadosfrancis villatoro explica medición espinesentrelazamiento cuántico bosones zfuerza nuclear débil bosón zmediador fuerza nuclear gluóninteracción entre neutrinosbosones z experimento atlasgran colisionador de hadrones cerncolaboración atlas ginebralhc colisiones protones teraelectrónvoltiosenergía aceleradores supera rayos cósmicosbosones z mediadores fuerza pesadosentrelazamiento de pares de bosones zbosón higgs y colaboración atlasbosón higgs decae en bosones zbosones virtuales off-shell higgsgluones y quarks generando bosón higgsmodelo estándar colisión de protonesbosón higgs lazo cerrado de leptonesbosón higgs decaimiento bosones zleptón anti-leptón electrón anti-electróngluones protones loop tres quarksquark acoplamiento bosón higgs…es una de ellas. Pero estas que lo interpretan en un marco predictivo, la verdad que son bastante atractivas y que van teniendo un caso acumulativo, se llama, de evidencia ¿no? Con pequeños papers que parece que van refrendando la idea que es bonito de ver. Vale, muy bien, pues venga. Teníamos luego otra noticia de Atlas, en este caso sobre entrelazamiento observado en el bosón Z. ¿Esto es algo que se puede contar rapidito, casi que como titulares en versión breve? Sí, yo lo explico y si no Francis puede aclarar más porque se relaciona con muchas cosas que Francis explicó con detalle acerca de cómo medir, midiendo espines, el hecho de que dos estados están entrelazados o no. La primera vez que se mide el entrelazamiento cuántico entre dos bosones Z, dos bosones Z que son; recordemos que hay cuatro fuerzas naturales fundamentales: está el electromagnetismo, la fuerza nuclear débil, la fuerza nuclear fuerte y la gravedad. La fuerza nuclear electromagnetismo está mediada por el fotón, la fuerza nuclear fuerte está mediada por el gluón, la gravedad es complicadísima. La fuerza nuclear débil está mediada por tres partículas que se llaman W+, W- y la Z. La Z es neutra y este se llama bosón Z; este bosón es el mediador de la fuerza nuclear débil y por ejemplo interviene en, no sé, por ejemplo la interacción entre neutrinos o cosas por el estilo. Por ejemplo dos neutrinos colisionan entre sí y hay otros dos neutrinos, cosas por el estilo. Procesos muy poco probables. Bueno, los bosones EZ se midió por primera vez en ATLAS. ATLAS es la colaboración que funciona dentro del, que usa el LHC, el gran colisionador de hadrones, en el CERN, en Ginebra. Entonces, recordemos que hace el LHC; el LHC hace chocar protones a muy alta energía. Acá estamos hablando entre 13 teraelectrónvoltios y 13,6 teraelectrónvoltios medidos del sistema de centro de masa. Es mucha, mucha energía comparado con otros experimentos que hayamos realizado bajo control. Aclaro, bajo control porque si uno compara con las energías que hay en rayos cósmicos no están así, pero en aceleradores es lo más alto que podemos llegar. Entonces entre 3 y 13, casi 14 terelectrón voltios, 13,6 terelectrón voltios, protón, protón, hacen colisional y mirás lo que pasa en el detrito con los detectores y observás lo que ocurre. En ese observar lo que ocurre, lo que se midió, ahora vamos a decir cómo se produce eso; es mirar dos, un par de bosones Z, de los mediadores de la fuerza son bosones pesados, masivos y ver que están entrelazados cuánticamente uno con el otro. Eso es lo que se pidió. Es más, si uno mira el título del artículo, que es algo así como medición del entrelazamiento de pares de bosones Z en el decaimiento del bosón de Higgs en la colaboración Atlas, automáticamente suena algo raro ahí. ¿Cómo? Dos bosones Z que decaen a partir de un bosón de Higgs, porque el bosón de Higgs es más masivo que el bosón Z, pero no más masivo que dos de ellos. Es decir, el Higgs tiene menos masa que dos bosones Z. ¿Cómo puede ser que un Higgs decaiga en dos bosones ¿Z? Puede hacerlo, pero siempre y cuando esos dos bosones Z sean bosones virtuales, es decir, bosones que están off-shell, que no cumplen la relación de capa de masa y que a su vez van a decaer en otras cosas; que son esas las que yo observo. No es que yo observo dos bosones Z. Lo que ocurre es esto: hay un proceso, un proceso. bastante abstruso, que involucra un proceso cuántico a través del modelo estándar por el cual dos gluones, recordemos, estamos haciendo colisionado a protones, los protones tienen adentro quarks y gluones, entonces uno de los procesos que ocurren ahí es que un par de gluones generan un loop, un lazo cerrado de leptones, o de quarks mejor dicho, eso genera un bosón de Higgs, Ese bosón de Higgs Decae en dos bosones Z y cada uno de esos bosones Z decaen en un leptón anti-leptón. Leptón anti-leptón puede ser por ejemplo un electrón anti-electrón, muón anti-muón. Es decir, es bastante complicado: dos gluones que están adentro de los protones hacen un loop con tres quarks. Ese quark, como los quarks se acoplan, un quark anti-quark se acopla al bosón Higgs; se genera un bosón de Higgs. Como el Higgs se acopla a dos Z, decae en dos Z y cada uno de esos Z, como es neutro, no cargado, decae en un electrón anti-electrón, o muón anti-muón, o una mezcla de ellos porque están mezclados. Entonces es bastante abstruso el decaimiento, y cuanto más abstruso un decaimiento, menos probable es porque en cada uno de estos pasajes se multiplica por una constante de acoplamiento, que son números muy chiquititos; entonces, cuantas más peripecias tuvo…
Borja Tosar explica cómo la alineación de espinas de leptones y antileptones, resultado del decaimiento de bosones Z generados por el Higgs, permite determinar si los bosones estaban en un estado entrelazado.
Habla: Borja TosarSignificado #3 · Palabras #8alineación leptones antileptones bosones zdecaimiento bosones higgs estado entrelazadoestadística alineación espinas leptonesbosones z higgs entrelazados mecánica cuánticaestado entrelazado o estado eprbosones z y higgs decaymedición leptones y espinesbosón higgs escalar spin cerobosón z vectorial spin unoestados del bosón z…dos gluones que generan un loop de quark, ese quark genera un higgs, el higgs decae en dos zetas y cada uno de esos zetas decae en un leptón antileptón; toda esa secuencia de decaimientos termina en leptones y anteleptones que vienen alineados sus. Espinas de manera muy precisa haciendo una estadística de esta alineación lo que se ve a casi 4,7 sigmas es que la distribución es aquella que corresponde a que los bosones generados por el decaimiento del Higgs eran dos bosones Z que estaban en un estado entrelazado. Es decir, que es un estado entrelazado; en mecánica cuántica es un estado que como estado cuántico cuando uno escribe tiene que Remitir inevitablemente a la situación en la que están los dos a la vez y no puedes factorizar lo que le pasa a uno por lo que le pasa al otro. Eso es un estado entrelazado, es un estado EPR, es un estado en el cual este bosón le pasa esto mientras al otro le pasa lo otro o viceversa. Pero no es que a este le pasa a este independientemente de lo que le pasa al otro, en ese sentido no se desfactoriza. Lo que muestra es que esta distribución es muy compatible, es 4,7 sigmas con la situación de que ese paso intermedio entre el Higgs decayó en dos bosones Z estaban entre ellos entrelazados cuánticamente y es la primera vez que se observa en el LHC este tipo de procesos. Z que interviene en este tipo de procesos. Bueno, más o menos lo has explicado bastante bien, no tengo mucho más que aportar. Hay que recordar que el bosón de Higgs es un escalar, luego tiene solamente, digamos, el spin es cero, pero el bosón Z es un bosón vectorial, tiene spin uno, con lo que el bosón Z tiene tres estados. Para el spin tengo la proyección, vamos a llamarla, más uno, cero y menos uno. Entonces cuando yo produzco una pareja de zetas a partir de un gis que tiene spin cero, el spin total tiene que ser cero. Entonces el estado que tienen cada uno de esos zetas puede…