[ad_1]
Una vez encontradas, estas reglas insondables han ayudado a los físicos de partículas a calcular las amplitudes de dispersión con una precisión mucho mayor que la que podrían lograr con el enfoque tradicional. La reestructuración también permitió a Dixon y sus colaboradores ver la conexión oculta entre las dos amplitudes de dispersión aparentemente independientes.
Mapa de las Antípodas
En el corazón de la dualidad está la «Carta de las Antípodas». En geometría, un mapa antípoda toma un punto en una esfera e invierte las coordenadas, enviándote directamente a través del centro de la esfera a un punto en el otro lado. Es el equivalente matemático de cavar un hoyo desde Chile hasta China.
Para amplitudes de dispersión, el mapa de antípodas encontrado por Dixon es un poco más abstracto. Invierte el orden de las letras utilizadas para calcular la amplitud. Aplique este mapa de antípodas a todos los términos en la amplitud de dispersión para dos gluones que se convierten en cuatro y (después de un simple cambio en la variable) esto da la amplitud para que dos gluones se conviertan en un gluón más un Higgs.
En la analogía del ADN de Dixon, la dualidad es como leer una secuencia genética al revés y darse cuenta de que codifica una proteína completamente nueva que no está relacionada con la codificada por la secuencia original.
“Todos estábamos convencidos de que el mapa de las Antípodas era inútil. No parecía tener ningún significado físico ni hacer nada útil», dijo Matt von Hippel, especialista en amplitud del Instituto Niels Bohr en Copenhague, que no participó en la investigación. «Y ahora existe esta dualidad totalmente inexplicable usándolo, que es bastante salvaje».
No es nuestro mundo
Ahora hay dos grandes preguntas. Primero, ¿por qué existe la dualidad? Y en segundo lugar, ¿se encontrará una conexión similar en el mundo real?
Las 17 partículas elementales conocidas que componen nuestro mundo obedecen a un conjunto de ecuaciones llamado Modelo Estándar de física de partículas. De acuerdo con el modelo estándar, dos gluones, las partículas sin masa que unen los núcleos atómicos, interactúan ligeramente entre sí para duplicar su propio número y convertirse en cuatro gluones. Sin embargo, para crear un gluón y una partícula de Higgs, los gluones que chocan primero deben transformarse en un quark y un antiquark; estos luego se transforman en un gluón y un Higgs por una fuerza distinta a la que gobierna las interacciones mutuas de los gluones.
Estos dos procesos de dispersión son tan diferentes, uno de los cuales afecta a un sector completamente diferente del Modelo Estándar, que una dualidad entre ellos sería muy sorprendente.
Pero la dualidad antípoda también es inesperada en el modelo simplificado de física de partículas que estudiaron Dixon y sus colegas. Su modelo de juguete controla gluones ficticios con simetrías adicionales que permiten cálculos más precisos de las amplitudes de dispersión. La dualidad combina un proceso de dispersión que involucra estos gluones y uno que requiere interacción externa con partículas descritas por otra teoría.
Dixon cree tener una idea muy vaga de dónde viene la dualidad.
Recuerde las reglas inexplicables encontradas por Volovich y sus colegas que dictan qué combinaciones de palabras se permiten en una amplitud dispersa. Algunas de las reglas parecen restringir arbitrariamente qué letras pueden aparecer una al lado de la otra en la amplitud de dos gluones a gluones más Higgs. Pero asigne estas reglas al otro lado de la dualidad y se transformarán en un conjunto bien establecido de reglas que aseguran la causalidad, al garantizar que las interacciones entre las partículas entrantes se produzcan antes de que aparezcan las partículas salientes.
Para Dixon, este es un pequeño indicio de una conexión física más profunda entre las dos amplitudes y una razón para pensar que algo similar podría ser cierto en el modelo estándar. «Pero es bastante débil», dijo. «Es como información de segunda mano».
Ya se han encontrado otras dualidades entre diferentes fenómenos físicos. La correspondencia AdS-CFT, por ejemplo, en la que un mundo teórico sin gravedad es dual a un mundo con gravedad, ha alimentado miles de trabajos de investigación desde su descubrimiento en 1997. Pero incluso esta dualidad solo existe para un mundo gravitatorio con una geometría distorsionada, a diferencia del universo real. Aun así, para muchos físicos, el hecho de que las múltiples dualidades sean casi ciertas en nuestro mundo sugiere que podrían estar arañando la superficie de una estructura teórica general en la que se manifiestan estas sorprendentes conexiones. «Creo que todos son parte de la historia», dijo Dixon.
historia original Reimpreso con permiso de revista quanta, una publicación editorialmente independiente Fundación Simons cuya misión es mejorar la comprensión pública de la ciencia al cubrir los desarrollos y tendencias de investigación en matemáticas y ciencias naturales y de la vida.
[ad_2]