lunes, 13 de abril de 2015

Temerosa simetría. La busqueda de belleza en la física moderna


El escenario de la gran unificación es de una simplicidad y belleza tal que muchos físicos, convencidos de que la simetría puede explicar el origen  y las características de nuestro universo están convencidos de que la gran unificación es posible. 

Imaginar el siguiente hipotético escenario de como se "creó" nuestro universo (modelo especulativo e hipotético sólo para inducir 
una idea general de las GUT):

Época pre-big bang: no existe espacio-tiempo, ni entropía, ni magnitudes físicas, solo existe una única"fuerza" y un "campo" asociado y una gran simetría descrita por el grupo E(8) (el más grande de losgrupos de Lie).

Comienzo del big-bang: El campo asociado ¿campo de Higgs? 
rompe la simetría de forma espontáneael grupo E(8) se divide en dos:

 el SO(10) que ¿describe la fuerza de la gravedad? 
(la gravedad todavíano ha podido incorporarse satisfactoriamente) 
y el SU(5) que describe la fuerza unificada fuerte-electrodébil.

Aparecen los conceptos de espacio-tiempo y la gravedad, se produce
 la inflación, el campo inflatón setraduce en una gran energía que produce  un universo plano y comienza la expansión (estándar) delUniverso. 

Aparecen magnitudes físicas como la energía, el momento lineal y el momento angular quetienen valor inicial 0 y que son consecuencia de las características simétricas del espacio-tiempo.

2ª ruptura de la simetríaCuando la temperatura desciende hasta 
10exp15 GeV tiene lugar la 2ªruptura espontánea de la simetría:
 el grupo SU(5) se divide en el SU(3) que describe la fuerza fuerte y el SU(2)XU(1) que describe la fuerza electrodébil. 

La aparición de la fuerza fuerte posibilitará laaparición
 de los núcleos atómicos. 

Aparecen magnitudes físicas como la carga de color y de sabor o la entropía (nótese que también parten de 0 por criterios de simetría).

3ª (y última) ruptura de la simetría: Cuando la temperatura desciende hasta 246GeV se produce la ruptura electrodébil (ésta ha sido demostrada empíricamente).

 El grupo SU(2)XU(1) se escinde en el SU(2) que describe la fuerza débil
 y el U(1) que describe el electromagnetismo. 

Aparecen las propiedades definitivas del universo en el que vivimos, aparecen los núcleos atómicos, la materia y la antimateria, la carga eléctrica y todas las magnitudes físicas que conocemos. (Nótese de nuevo que todas estas magnitudes, debido a las condiciones de la simetría parten de 0).

Todo este paisaje de enorme belleza y simplicidad sobre la creación
 del Universo se resume en el siguiente esquema: