{"id":270,"date":"2020-04-28T12:00:00","date_gmt":"2020-04-28T10:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/?p=270"},"modified":"2020-04-28T12:17:41","modified_gmt":"2020-04-28T10:17:41","slug":"los-dyones-particulas-con-carga-electrica-y-magnetica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/2020\/04\/28\/los-dyones-particulas-con-carga-electrica-y-magnetica\/","title":{"rendered":"Los Dyones: part\u00edculas con carga el\u00e9ctrica y magn\u00e9tica"},"content":{"rendered":"\n

Un monopolo magn\u00e9tico es una part\u00edcula con una carga magn\u00e9tica. El dyon<\/em> es una part\u00edcula que adem\u00e1s tiene carga el\u00e9ctrica. Muchas teor\u00edas de gran unificaci\u00f3n<\/a> de la f\u00edsica de part\u00edculas, que pretenden conectar las interacciones fundamentales en una sola interacci\u00f3n a altas energ\u00edas, predicen la existencia de dyones. Pero, \u00bfexisten estas part\u00edculas?<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

La existencia del dyon fue propuesta por primera vez por el ganador del premio Nobel Julian Schwinger<\/a> en 1969. Lo us\u00f3 para construir lo que llam\u00f3 un modelo magn\u00e9tico de la materia. Schwinger deriv\u00f3 la condici\u00f3n de cuantificaci\u00f3n de carga considerando la interacci\u00f3n de dos dyones. Sin embargo, esta condici\u00f3n de cuantizaci\u00f3n no fija, por s\u00ed sola, la carga el\u00e9ctrica del dyon, y por lo tanto no existe una limitaci\u00f3n previa sobre su valor. La cuesti\u00f3n de la carga del dyon ha sido estudiada posteriormente siguiendo razonamientos semicl\u00e1sicos. Se ha concluido que la carga dyon se cuantiza como un m\u00faltiplo entero de la carga fundamental, la carga de un electr\u00f3n, en las teor\u00edas que conservan la simetr\u00eda CP, el producto de la simetr\u00eda C y la simetr\u00eda P.1<\/a><\/sup><\/p>\n\n\n\n

La cuesti\u00f3n inmediata que surge es c\u00f3mo detectar estos objetos. Gracias a su carga magn\u00e9tica, los dyones se pueden detectar en principio en cualquier detector de monopolos magn\u00e9ticos<\/a>. Sin embargo, se espera que la sensibilidad del experimento sea diferente entre dyones y monopolos, debido a dos factores relacionados con la carga el\u00e9ctrica. El primer lugar, la interacci\u00f3n con el detector ser\u00e1 m\u00e1s “fuerte” en el caso de los dyones, dando lugar a una mayor p\u00e9rdida de su energ\u00eda por ionizaci\u00f3n2<\/a><\/sup>. Efectivamente, uno de los m\u00e9todos de detecci\u00f3n de monopolos y dyones es mediante su alto poder ionizante, unas 4.700 veces mayor que el de los protones. En segundo lugar, la trayectoria de la part\u00edcula en la presencia de un campo el\u00e9ctrico y\/o magn\u00e9tico ser\u00e1 diferente, y esto hay que tenerlo en cuenta en la interpretaci\u00f3n de las b\u00fasquedas de cargas magn\u00e9ticas aisladas. Sorprendentemente, nunca se hab\u00eda realizado una b\u00fasqueda experimental expl\u00edcita de esta ex\u00f3tica part\u00edcula en un acelerador, hasta ahora.<\/p>\n\n\n\n

MoEDAL<\/a>, un peque\u00f1o detector situado junto a uno de los cuatro grandes experimentos del CERN, LHCb, fue dise\u00f1ado para buscar monopolos magn\u00e9ticos, propuestos por Paul Dirac<\/a> en los a\u00f1os treinta, y otras part\u00edculas hipot\u00e9ticas caracterizadas por su alto poder de ionizaci\u00f3n. El experimento acaba de obtener los resultados de la primera b\u00fasqueda de dyones en el Gran Colisionador de Hadrones (el LHC) siendo el primer an\u00e1lisis jam\u00e1s realizado en cualquier acelerador de part\u00edculas.<\/p>\n\n\n\n

La colaboraci\u00f3n llev\u00f3 a cabo la b\u00fasqueda utilizando el sistema para capturar cargas magn\u00e9ticas, que consta de unas 2400 barras de aluminio con una masa total de casi 800 kg. Las barras fueron expuestas a colisiones de prot\u00f3n-prot\u00f3n producidas en el LHC a una energ\u00eda de 13 TeV entre 2015 y 2017. En el caso de que se produjera un monopolo o un dyon, \u00e9ste perder\u00eda energ\u00eda por ionizaci\u00f3n y quedar\u00eda “atrapado” en el detector de aluminio. Posteriormente, se utiliz\u00f3 un dispositivo superconductor de interferencia cu\u00e1ntica (SQUID) para escanear las barras y buscar la presencia de carga magn\u00e9tica atrapada, que pod\u00eda pertenecer a los dyones.<\/p>\n\n\n\n

\"\"

L\u00edmites a la secci\u00f3n eficaz para la producci\u00f3n Drell-Yan por pares de dyones fermi\u00f3nicos con carga magn\u00e9tica de tres veces la carga de Dirac y m\u00faltiples cargas el\u00e9ctricas, en colisiones de protones a protones de 13 TeV, en funci\u00f3n de su masa. Las secciones eficaces por debajo de las l\u00edneas punteadas est\u00e1n excluidas. Las l\u00edneas continuas representan c\u00e1lculos de la secci\u00f3n eficaz a primer orden.<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Este procedimiento de escaneo no encontr\u00f3 signos de dyones. Sin embargo, suponiendo que los dyones se producir\u00edan en las colisiones como pares que emergen de un fot\u00f3n, el denominado mecanismo Drell-Yan<\/em>, el resultado negativo permiti\u00f3 que el equipo de MoEDAL estrechara la regi\u00f3n donde buscar los dyones. Los investigadores de MoEDAL descartaron la existencia de dyones con una masa entre 830 y 3180 GeV, dependiendo de varios supuestos como su esp\u00edn, que posean una carga magn\u00e9tica superior a seis unidades de una carga magn\u00e9tica fundamental (la carga de Dirac) y una carga el\u00e9ctrica superior a 200 veces la carga del electr\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Por lo tanto, la b\u00fasqueda del dyon contin\u00faa. El gran paso dado en este primer an\u00e1lisis por parte de la colaboraci\u00f3n MoEDAL sirve para abrir un camino que nos conducir\u00e1 a nuevas b\u00fasquedas, con m\u00e1s datos y una t\u00e9cnica cada vez m\u00e1s depurada. \u00bfExistir\u00e1 el dyon? Tal vez pronto lo sepamos…<\/p>\n\n\n\n

Bibliograf\u00eda:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u2013 A Magnetic model of matter, J. S. Schwinger, Science 165<\/strong> (1969) 757-761. DOI: 10.1126\/science.165.3895.757<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

\u2013 Dyons of Charge e \u03b8\/2\u03c0, E. Witten, Phys. Lett. 86B<\/strong> (1979) 283-287. DOI: 10.1016\/0370-2693(79)90838-4<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

\u2013 First search for dyons with the full MoEDAL trapping detector in 13 TeV pp collisions, MoEDAL Collaboration, [arXiv:2002.00861]<\/a><\/u>.<\/p>\nNotas al pie:

  1. La simetr\u00eda C, o simetr\u00eda de conjugaci\u00f3n de carga, afirma que las leyes de la F\u00edsica ser\u00edan las mismas si se pudiesen intercambiar las part\u00edculas con carga positiva con las de carga negativa. Por otro lado, la simetr\u00eda P, o simetr\u00eda de paridad, dice que el universo se comportar\u00eda igual que su imagen en un espejo.[↩<\/a>]<\/span><\/li>
  2. La ionizaci\u00f3n es un fen\u00f3meno por el cual los \u00e1tomos pierden algunos de sus electrones al ser arrancados al pasar una part\u00edcula, en este caso el dyon.[↩<\/a>]<\/span><\/li><\/ol>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Diversas teor\u00edas de gran unificaci\u00f3n en f\u00edsica de part\u00edculas predicen la existencia de dyones, part\u00edculas que poseen simult\u00e1neamente carga el\u00e9ctrica y magn\u00e9tica. Ning\u00fan experimento en aceleradores hab\u00eda buscado estas part\u00edculas, hasta que lo ha hecho MoEDAL.<\/p>\n","protected":false},"author":65,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[6],"tags":[52,53,48],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/270"}],"collection":[{"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/65"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=270"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/270\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":282,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/270\/revisions\/282"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=270"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=270"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=270"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}