Ironing out a few chaotic glitches; (Dec. 5, 2009)

              Philosophers have been babbling for many thousand years whether the universe is chaotic or very structured so that rational and logical thinking can untangle its laws and comprehend nature’s behaviors and phenomena.

              Plato wrote that the world is comprehensible.  The world looked like a structured work of art built on mathematical logical precision. Why? Plato was found of symmetry, geometry, numbers, and he was impressed by the ordered tonality of musical cord instruments.  Leibnitz in the 18^th century explained “In what manner God created the universe it must be in the most regular and ordered structure.  Leibnitz claimed that God selected the simplest in hypotheses that generated the richest varieties of phenomena.”  A strong impetus that the universe is comprehensible started with the “positivist philosophers and scientists” of the 20^th century who were convinced that the laws of natures can be discovered by rational mind.

            Einstein followed suit and wrote “God does not play dice.  To rationally comprehend a phenomenon we must reduce, by a logical process, the propositions (or axioms) to apparently known evidence that reason cannot touch.” The pronouncement of Einstein “The eternally incomprehensible universe is its comprehensibility” can be interpreted in many ways. The first interpretation is “what is most incomprehensible in the universe is that it can be comprehensible but we must refrain from revoking its sacral complexity and uncertainty”.  The second interpretation is “If we are still thinking that the universe is not comprehensible then may be it is so, as much as we want to think that we may understand it; thus, the universe will remain incomprehensible (and we should not prematurely declare the “end of science”).

            The mathematician Herman Weyl developed the notion: “The assertion that nature is regulated by strict laws is void unless we affirm that it is related by simple mathematical laws.  The more we delve in the reduction process to the bare fundamental propositions the more facts are explained with exactitude.”  It is this philosophy of an ordered and symmetrical world that drove Mendeleyev to classifying the chemical elements; Murry Gell-Mann used “group theory” to predicting the existence of quarks.

            A few scientists went even further; they claimed that the universe evolved in such a way to permit the emergence of the rational thinking man.  Scientists enunciated many principles such as “the principle of least time” that Fermat used to deduce the laws of refraction and reflection of light; Richard Feynman discoursed on the “principle of least actions”; we have the “principle of least energy consumed”, the “principle of computational equivalence”, the “principle of entropy” or the level of uncertainty in a chaotic environment.

            Stephen Hawking popularized the idea of the “Theory of Everything TOE” a theory based on a few simple and non redundant rules that govern the universe.  Stephen Wolfran thinks that the TOE can be found by a thorough systematic computer search: The universe complexity is finite and the most seemingly complex phenomena (for example cognitive functions) emerge from simple rules.

            Before we offer the opposite view that universe is intrinsically chaotic let us define what is a theory.  Gregory Chaitin explained that “a theory is a computer program designed to account for observed facts by computation”.  (Warning to all mathematicians!  If you want your theory to be published by peer reviewers then you might have to attach an “elegant” or the shortest computer program in bits that describes your theory)

            Kurt Gödel and Alain Turing demonstrated what is called “incompletude” in mathematics or the ultimate uncertainty of mathematical foundations.  There are innumerable “true” propositions or conjectures that can never be demonstrated.  For example, it is impossible to account for the results of elementary arithmetic such as addition or multiplication by the deductive processes of its basic axioms.  Thus, many more axioms and unresolved conjectures have to be added in order to explain correctly many mathematical results.  Turing demonstrated mathematically that there is no algorithm that can “know” if a program will ever stop or not.  The consequence in mathematics is this: no set of axioms will ever permit to deduce if a program will ever stop or not. Actually, there exist many numbers that cannot be computed.  There are mathematical facts that are logically irreducible and incomprehensive.

            Quantum mechanics proclaimed that, on the micro level, the universe is chaotic: there is impossibility of simultaneously locating a particle, its direction, and determining its velocity.  We are computing probabilities of occurrences.  John von Neumann wrote: “Theoretical physics does not explain natural phenomena: it classifies phenomena and tries to link or relate the classes.”

            Acquiring knowledge was intuitively understood as a tool to improving human dignity by increasing quality of life; thus, erasing as many dangerous superstitions that bogged down spiritual and moral life of man.  Ironically, the trend captured a negative life of its own in the last century.  The subconscious goal for learning was to frustrate fanatic religiosity that proclaimed that God is the sole creator and controller of our life, its quality, and its destiny.  With our gained power in knowledge we may thus destroy our survival by our own volition; we can commit earth suicide regardless of what God wishes.  So far, we have been extremely successful beyond all expectations.  We can destroy all living creatures and plants by activating a single H-Bomb or whether we act now or desist from finding resolution to the predicaments of climate changes.

            I have impressions.  First, what the mathematicians and scientists are doing is not discovering the truth or the real processes but to condense complexity into simple propositions so that an individual may think that he is able to comprehend the complexities of the world.  Second, nature is complex; man is more complex; social interactions are far more complex.  No mathematical equations or simple laws will ever help an individual to comprehend the thousands of interactions among the thousands of variability.  Third, we need to focus on the rare events; it has been proven that the rare events (for example, occurrences at the tails of probability functions) are the most catastrophic simply because very few are the researchers interested in investigating them; scientists are cozy with those well structured behaviors that answer collective behaviors.

            My fourth impression is that I am a genius without realizing it.  Unfortunately Kurt Gödel is the prime kill joy; he would have mock me on the ground that he mathematically demonstrated that any sentence I write is a lie.  How would I dare write anything?

The Standard Model of particle physics is a theory of three of the four known fundamental interactions and the elementary particles that take part in these interactions. These particles make up all visible matter in the universe.

Every high energy physics experiment carried out since the mid-20th century has eventually yielded findings consistent with the Standard Model.

Still, the Standard Model falls short of being a complete theory of fundamental interactions because it does not include gravitation, dark matter, or dark energy. It is not quite a complete description of leptons either, because it does not describe nonzero neutrino masses, although simple natural extensions do.

The particle itself is a fundamental particle and is too small to be seen by any imaginable instrument of observation. So we instead represent the properties that allow the up quark to interact.

3.3 Particle interactions

3.3 Particle interactions -worksheets

Hadron notes

Classification of Particles

Quarks and Anti-Quarks

Standard Model of Particle Physics

Nuclear structure

3.3 Particle interactions -video tutorials

3.3 Particle interactions -videos

3.3 Particle interactions -animations

Building with quarks applet

From quarks to hadrons

The Hermetic philosophy states: As above, so below. Could it be that the lowly invisible atom, composed of protons, neutrons, and electrons, is, after all, microcosmic—a simplified model of Omniverse? Our use of Noetitek™, which subsumes and surpasses Hermetism, says yes. In the midst of the complexity of 21^st century particle physics, we offer an unconventional perspective, an uncomplicated view. The following paragraphs will serve as brief introduction: 

The atom, smallest complete unit of space-time-mind in our theory, has within its synergetic structure three fundamental Reality-building components: protons, neutrons, and electrons. Protons are positively charged, electrons are negatively charged, and neutrons are neutral. The proton and neutron are each composed of three sub-units that science calls quarks, which lends credence to our overall conclusion because two-thirds of the dimensions of Omniverse (above) correspond with those atomic portions and parts (below). Except, however, no similar subatomic structure has been associated with the electron; at present, the scientific consensus appears to be that there is none. 

Using the insights we developed in identifying and grasping the structure and meaning of the dimensions of Omniverse, we are able to infer, algebraically, the nature of the electron. Does the electron have a tripartite substructure? We say it does, and we predict that physicists will confirm this in the near future, perhaps as a side-effect of their search for the theorized Higgs boson (the “God particle”). Perhaps some device equivalent to a rainbow-making prism will eventually pry it apart, and what will they find? Quick answer: Whatever the shy cosmos chooses to reveal. Because, our best guess is that electrons, in total, form an infinitely processing triune Cosmic Brain.

Every once in awhile Ill go back to my roots in the physical sciences and check on what everyone is doing. When that happens, I quickly regret not having pursued math more strongly – however not every genius thought came from a mathemetician, despite what the labs would have you believe.
So to this, I posit a very simple question someone should be able to answer clearly.
#1: In the experiment supposedly “demonstrating” the existence of multiple realities, a device is used to shoot individual electrons through a filter and it behaves as if 2 electrons travelled through. This is then described as if a duplicate electron from another verse or reality or somesuch is suddenly making an apearance to prove something about multiple verses. My question is this: what are the OTHER possibilities besides multiple verses that could render such an effect? I grew up in a practical engineering facility (really) and my first instinct to is to doubt the equipment, then doubt the understanding of the equipment, before doubting the universe. For example, does everyone agree that the equipment could never hav ejected more than 1? Then does everyone know for a fact that an additional electron could not have been introduced (e.g., by deflection from another atom on the filter itself, by spontaneous creation out of excess energy from the device, etc.)?
I ask because it seems like a lot of effort is being pushed into philosophizing and/or spiritualizing physics and lesser geniuses are striving to outdo their gargantuon predeccessors in the weirdness of their theories. Quantum foam is so ill-explained to the public that I sometimes wonder who drank the cool-aid: the media or the physicists themselves?
On quantum foam, the description to the public tricks the audience into believing that a single point in space could time travel into producing matter out of a pure vacuum. “…borrowing energy from the future in order to produce matter now.” I call this the Wimpy Theory because it will gladly pay on Tuesday for an electron today. In truth, the scenario is flawed because it only looks at that single point instead of looking at all the points around it. Its like a person in flatland watch a wave because something is there and then its not – ooh its magic! But if one looks at all the points one sees the positive and negative waves of matter and energy pass through quite visibly but still averaging out to a zero energy level. Thats a basic sin wave folks – theres no magic there.
Anyway, TV is making modern physicist either look like priests or impractical nerds – and Id really like to know that its the medias fault and not glory desperate intelligencia.
Thanks.

A talk with physics Professor Emeritus Murray Gell-Mann about his life, research, and accomplishments.

El bosón de Higgs dota de la misma masa a una partícula y su antipartícula, según la teoría del Modelo Estándar. El mecanismo de ruptura de la simetría de Higgs no distingue entre materia y antimateria. Para verificarlo experimentalmente hay que medir estas masas para la partícula más masiva descubierta hasta el momento, el quark top y su antiquark. En el Tevatrón del Fermilab se ha obtenido hace poco la mejor medida de la masa en reposo del quark top. Ahora DZERO ha medido la diferencia de masa entre el quark top y el antiquark top resultando una diferencia igual a 3.8±3.7 GeV, es decir, 2.2% ± 2.2. Como resultado, experimentalmente ambas masas parecen exactamente iguales. Nos lo cuentan en Research Highlights, “Particle physics: Top quarks measure up,” Nature 461: 572, 1 October 2009, haciéndose eco del artículo técnico de V. M. Abazov et al. (DZERO Collaboration), “Direct Measurement of the Mass Difference between Top and Antitop Quarks,” Phys. Rev. Lett. 103: 132001, 21 September 2009.

Complexity (Part 3): From Quarks To Molecules… Love learning.

In the post-relativity universe,
where measurement has lost all certainty,
the most flexible unit of time
is the weekend.

From Friday night to Monday morning
time stretches and blurs, contracts and bends.

On end-of-the-working-week Fridays
time slows to a stroll.
and we watch the slow-motion stutter and spin
of the subatomic dance of quarks,
their strangeness and whimsy clearly defined
against the steady electrical hum.

On speedy, partying Saturday nights
time accelerates to breakneck.
Lost in its speed,
we watch the ocean boil
and the volcano-birthing clash of tectonic plates
as the planet re-forms itself.

On lazy, hungover Sunday afternoons
time drags to an almost stop.
At the flick of a switch,
light cascades honey-slow from ceiling to floor,
Einstein’s c reduced to a  billionth
of what it should be.

And on Monday morning time rights itself.
An hour takes an hour, a minute a minute
and we sit and watch our watches,
counting down the second-long seconds,
waiting until next weekend.

Bonus extra unasked-for authorial statement:

Not Quite the Man for the Job, in which this poem first appeared, included a subject index (a nice little gimmick that I carried with me when I started editing Going Down Swinging, which I’m happy to say continued to include subject indices after I stepped down as co-editor) that to my great shame and chagrin includes a listing for one Alfred Einstein. Neither I nor my editor, or the proofreader, picked up the error until it was too late. There was one other science-related error in the book, but that’s an anecdote for another time.

¿Cuál será el próximo descubrimiento del Fermilab? Nadie lo sabe, lo que sí se sabe son cuales son las señales que se desvían más de lo esperado. Señales que ahora mismo son una mera fluctuación estadística, con sólo 2-sigma de significación. Si en un par de años la evidencia se acumula y se alcanzan las 5-sigma, el Fermilab proclamará un nuevo descubrimiento. En caso contrario, nadie recordará estas fluctuaciones estadísticas sin ningún contenido físico. Por si acaso, cientos de físicos están estudiando estas desviaciones tanto experimental como teóricamente para estar preparados ante un posible descubrimiento. ¿Cuáles son las desviaciones 2-sigma encontradas hasta el momento? Sólo un físico que se encuentre en el ajo puede saberlo. Tommaso Dorigo está en el comité que revisa todos los artículos científicos que se envía para publicación desde el CDF del Fermilab. Tommaso es nuestro hombre y nos lo cuenta en “The Next Discovery of Fermilab,” A Quantum Diaries Survivor, September 21st 2009.

La detección de partículas en los grandes aceleradores es un proceso estocástico sujeto a fluctuaciones estadísticas en los detectores y los algoritmos de análisis. Una desviación en los datos respecto a los modelos teóricos (el Modelo Estándar) sólo es un descubrimiento si es una desviación grande respecto a lo esperado. ¿Qué significa grande? Se utiliza un modelo estadístico (normalmente gaussiano) y se determina la probabilidad de dicha fluctuación estadística utilizando el número de desviaciones típicas de significación estadística. Una fluctuación 2-sigma es una fluctuación con una probabilidad de un 95.5% de volver a ser observada. Una 3-sigma es una fluctuación con una probabilidad del 99.75% de que se vuelva a observar en el futuro. Una fluctuación es un discubrimiento si alcanza las 5-sigma, es decir, si hay una probabilidad del 99.99995% de que vuelva a observarse dicha fluctuación. Por debajo de 3-sigma se considera que se ha observado una simple fluctuación estadística de los datos.

Permitidme un listado de las 5 fluctuaciones a 2-sigma más prometedoras observadas por la Colaboración CDF que apuntan hacia un futuro descubrimiento en el Fermilab (la selección es mía entre las 10 que propone Tommaso Dorigo y en otro orden).

1) Observación de un nuevo bosón vectorial Z’ (Z-prima). CDF tiene evidencia casi a 3-sigma de la existencia de resonancias a energías de 240 GeV y 720 GeV en eventos que involucran dos leptones de carga opuesta (electrón-positón, muón-antimuón, etc.).  Estas resonancias, de confirmarse, podrían corresponder a un bosón vectorial Z’ con una masa de unos 720 GeV.

2) Observación de un nuevo quark t’ (top-prima). LEP2 del CERN demostró que había sólo 3 generaciones de leptones (en concreto, de neutrinos). Sin embargo, una búsqueda directa en CDF de un quark de cuarta generación, llamado t’, ha ofrecido evidencias de dicha partícula con una masa mínima de 284 GeV y una masa probable de unos 450 GeV.  Sólo el futuro confirmará o desmentirá este resultado, un exceso a 2-sigma.

3) Acoplamiento anómalo entre los bosones vectoriales (fotón, W y Z). CDF ha observado un número mayor del esperado de pares de bosones o dibosones (WW, W-fotón, Z-fotón, etc.). Un exceso a 2-sigma que podría tener diferentes causas, si se confirma, por ejemplo, la existencia de un bosón de Higgs con una masa mayor de 135 GeV.

4) Confirmación de la generación de multimuones anómalos. CDF ha detectado un número mayor de muones (electrones pesados) y con una vida media más larga de lo esperado. Podrían originarse en una nueva partícula neutra aún por descubrir. DZERO no confirmó dicho exceso de muones, pero en CDF creen que futuros datos podrían confirmarlo.

5) Confirmación de la supersimetría en la medida de la fase de la oscilación de bosones B. Los mesones formados por un quark bottom  (b) y quark extraño (s) pueden intercambiarse con sus antipartículas en una oscilación difícil de estudiar teóricamente en el modelo estándar. Los resultados experimentales indican que el valor del parámetro de fase de dicha oscilación difiere a 2-sigma del valor teórico. Una explicación sencilla para esta diferencia la ofrece la supersimetría.

Más allá de estos posibles descubrimientos, en el CDF del Fermilab se está realizando una gran labor de confirmación del modelo estándar con medidas de alta precisión de muchos de sus parámetros. En dicha labor destacan la medida de la masa del quark top, la medida de la masa del bosón vectorial W y la acotación de la masa del bosón de Higgs mediante nuevos intervalos de exclusión.

Recordad, sólo hemos hablado de CDF, en una futura entrada hablaremos de DZERO.

With the new, that is, quantum model of the atom, there is more going on than simply electrons orbiting the nucleus that is made up of solid protons and neutrons.
For starters, the electron is in fact not orbiting, but is contained in a cloud of probability that no one specific path. The Heisenberg Uncertainty Principle lets us know that we can’t be certain of where the electron is going and where it is simultaneously. Therefore, the we can only say that 90% of the time the electron is within a certain range. The electron is drawn toward this are because of the electromagnetic force, which is not simply magically attractive and repulsive, but relies on a force carrier. Photons are absorbed and emitted from the electron and transport force at the speed of light to the other electron(s) in the atom (if there are any) or to the nucleus.
Meanwhile, in the nucleus there is more to protons and neutrons than just solid balls of matter. These nuclear particles are the result of the combination of three quarks. Up quarks have an electric charge of 2/3 while down quarks have an electric charge of -1/3. The combination of two ups and a down makes a proton that has an electric charge of +1 (remember that the force of this charge is carried by photons). Two downs and an up add up to zero, and a neutron results.
The quarks themselves are held together by the sharing of gluons. The gluons carry the strong force by trading colors with the quarks. Every time a gluon interacts with a quark, they switch color. The overall color of the large particle is always neutral, however, and for this reason the colors are red, blue, and green (plus the anti-charges).
The nucleus itself stays together as a residual effect of the strong force occurring within the the particles that make up the nucleus.

Ms. Terry
The Higgs Boson

The goal of finding the Higgs Boson is tied to the search for an explanation of why there is mass. The unification of the electromagnetic and weak forces, electroweak, provides the necessity of a particle that is neutral and has no spin.
The Higgs boson would be essential in the Higgs field. This field sticks to particles that would have no mass and gives them mass, thus making have mass at all.
The Standard Model does not account for the mass of the Higgs Boson, but there are certain masses that allow the boson to fit into the model.
No experimentation has been able to prove the existence of the Higgs boson, though there is great expectation that CERN’s Large Hadron Collider (LHC) will be able to show this particle (once the thing isn’t broken anymore). The discovery of the particle could show the reason there is mass at all, and if the boson has a counter mass it could alter the standard model.

Si quieres que te toque la lotería tienes que apostar. En ciencia, los grandes avances requieren hipótesis arriesgadas. ¿Qué es la energía oscura? Nadie lo sabe, aunque hay multitud de hipótesis. Sólo los experimentos decidirán cuál es la correcta. ¿Puede explicarse la energía oscura utilizando el Modelo Estándar? Urban y Zhitnitsky han observado que el lagrangiano quiral de la cromodinámica cuántica (QCD), la teoría de los quarks, embebido en un espaciotiempo curvo, genera una densidad de energía del vacío que se puede interpretar como un término cosmológico pequeñísimo, pero suficiente para forzar la aceleración de la expansión del universo que se ha observado con supernovas tipo Ia. La unión de gravedad y QCD conduce de forma natural a la energía oscura. El mayor problema de esta propuesta, por lo demás, técnicamente muy ingeniosa pero sencilla, es que conduce a una ecuación de estado para la energía oscura con w=-0.75, cuando los experimentos favorecen un valor más próximo a w=-1. Sorprendentemente, la evolución del parámetro de Hubble no es muy sensible a este valor y se reproduce muy bien su evolución observada experimentalmente. El artículo técnico es Federico R. Urban, Ariel R. Zhitnitsky, “The QCD nature of Dark Energy,” ArXiv, Submitted on 14 Sep 2009, secuela de los dos anteriores “The cosmological constant from the Veneziano ghost which solves the U(1) problem in QCD,” ArXiv, Submitted on 11 Jun 2009, y “The cosmological constant from the ghost. A toy model,” ArXiv, Submitted on 11 Jun 2009 [publicado en Phys.Rev.D 80: 063001, 2009].

El secreto de la energía oscura se encuentra en el campo fantasma de Veneziano. ¿Qué es eso? Muchas teorías cuánticas de campos presentan partículas y campos que no son físicos, que se denominan “fantasmas” (ghosts). Cuando se une la gravedad a una teoría cuántica de campos, como es el caso en el artículo que estamos comentando, es habitual que aparezcan partículas fantasmas en la versión clásica de la teoría, previa a su versión cuántica. Como estos fantasmas son considerados no físicos (unphysical) normalmente se busca un procedimiento de cuantización que los elimine en la versión cuántica de la teoría. Sin embargo, Urban y Zhitnitsky han considerado sus efectos físicos si no fuesen eliminados. ¿Fantasma de Veneziano? Bueno, los autores no han considerado la QCD completa sino una versión aproximada a baja energía de dicha teoría desarrollada por Veneziano (uno de los creadores de las primeras teorías de cuerdas a finales de los 1960, época en que se usaban para explicar la fuerza nuclear fuerte, cuando todavía no se había desarrollado la QCD). El análisis de dicha teoría efectiva en un universo curvo conduce a la aparición del campo fantasma de Veneziano.

Por supuesto, el trabajo de Urban y Zhitnitsky es un modelo muy sencillo, casi de juguete (toy model). La teoría correcta debería considerar la QCD completa (en 3+1 dimensiones o 4D) inmersa en un espaciotiempo curvo, es decir, acoplada con la gravedad. Analizar esta teoría completa no parece fácil. Según los autores del estudio, la contribución del fantasma de Veneziano tiene características únicas que hacen pensar que seguirá actuando de la misma forma cuando se extienda el análisis al caso más realista de la QCD en 4D. Ellos afirman que este campo sin masa está protegido y sobrevivirá en dicho caso. Además, afirman que es el único campo lineal sensible a la topología global del espaciotiempo que se espera observar en el acomplamiento de la QCD 4D con un campo gravitatorio (espaciotiempo curvo).

Por supuesto, todo esto no es más que una hipótesis. Demasiado buena para ser verdad. Lo más razonable para los próximos meses (años) es la confirmación del resultado obtenido en el modelo de juguete utilizando métodos numéricos (QCD en redes o lattice QCD). Si se obtuviera, sería un fuerte acicate para que los teóricos dediquen sus esfuerzos al fantasma de Veneziano en la QCD 4D. Si no se obtuviera, todo quedaría en una hipótesis más en el pajar de las hipótesis para explicar la energía oscura. ¿Quién encontrará la aguja en dicho pajar?

Los neutrinos tienen una masa en reposo no nula cuyo valor es extremadamente difícil de medir. Se acaba de publicar el límite  experimental más fiable para la masa del neutrino electrónico, m(n_e) < 2 eV con 95% C.L., que ha sido obtenido en experimentos de desintegración beta del tritio. Otros límites previamente publicados presentaban errores sistemáticos demasiado grandes, como discute el nuevo trabajo, que también nos recuerda que la nueva generación de experimentos que estará disponible en un lustro podrá alcanzar una sensibilidad inferior a 0.2 eV. Nos lo cuentan en un interesante y largo artículo E. W. Otten y C. Weinheimar, “Neutrino mass limit from tritium beta decay,” ArXiv, Submitted on 11 Sep 2009.

Para el no experto puede parecer sorprendente, pero la precisión obtenida por el LEP II para la masa del bosón vectorial W era muy difícil de superar utilizando el Tevatrón (Run II), aunque produzca colisiones de mayor energía. Se han tenido que unificar los datos más recientes de sus detectores, CDF y DZERO, para lograr alcanzar, por primera vez, una precisión mayor. El nuevo valor obtenido es M_W = 80.420 ± 31 MeV [léase 80 mil MeV] (cuando el mejor valor de LEP II tenía una precisión de 33 MeV). Unificando todos los valores disponibles con sus correspondientes incertidumbres el nuevo valor para la media es M_W = 80,399 ± 0,023 GeV [léase 80 GeV]. ¿Por qué ha costado tanto tiempo este logro? En el LEP II colisionaban electrones y positones (antielectrones) con lo que la generación de bosones vectoriales W y Z es muy limpia. En el Tevatrón II colisionan protones y antiprotones con lo que la generación de partículas W es extremadamente “sucia” (repleta de millones de otras partículas). Algo parecido pasará con el LHC del CERN, cuyas colisiones, más energéticas, serán mucho más “sucias” (repletas de miles de millones de otras partículas). ¿Cuándo logrará el LHC del CERN superar esta precisión para la masa del bosón vectorial electrodébil W? No se sabe, pero tardará muchos años en lograrlo. La física de partículas es así. Más energía no significa necesariamente “ver mejor.” El artículo técnico es The Tevatron Electroweak Working Group, “Updated Combination of CDF and D0 Results for the Mass of the W Boson,” ArXiv, Submitted on 10 Aug 2009.

¿Por qué las colisiones de hadrones son “sucias” y las de leptones son “limpias”? Porque los hadrones no son partículas elementales sino que están compuestas de muchos partones, quarks y gluones, de hecho, de “millones” de partones virtuales. Sin embargo, los leptones (electrones y neutrinos) sí son partículas elementales (hasta donde sabemos hoy en día).

Por eso es muy importante que los datos que se obtengan del LHC (donde colisionan hadrones) sean complementados por el ILC (International Linear Collider) en el que colisionarán electrones y positones, actualmente en construcción. 

Just when you thought it couldn’t get any smaller, it did.

No I’m not talking about microprocessors or micro-microprocessors.

It’s all about the smallest particles in nature. It went from molecule to atom, to protons to quarks to gluons. The quarks with their colours and the gluons with their flavours. And now it’s down to spinons and holons. Read on.

Well, yes we’ve studied about this, right from the very primitive ‘Plum-Pudding model’ by J.J. Thompson which was abandoned (1911) on both theoretical and experimental grounds in favour of the Rutherford atomic model, in which the electrons describe orbits about a tiny positive nucleus.

And then, the nucleons (protons and electrons) were said to be made of quarks. Quarks associate with one another via the strong force to make up protons and neutrons, in much the same way that the latter particles combine in various proportions to make up atomic nuclei. There are six types, or flavours, of quarks that differ from one another in their mass and charge characteristics. These six quark flavours can be grouped in three pairs: up and down, charm and strange, and top and bottom. Quarks appear to be true elementary particles; that is, they have no apparent structure and cannot be resolved into something smaller. In addition, however, quarks always seem to occur in combination with other quarks or with antiquarks, their antiparticles, to form all hadrons—the so-called strongly interacting particles that encompass both baryons and mesons.  Quantum chromodynamics (QCD) : In this theory of strong interactions, whose breakthrough ideas were published in 1973, colour has nothing to do with the colours of the everyday world but rather represents a property of quarks that is the source of the strong force.

Then came the gluons, the so-called messenger particle of the strong nuclear force, which binds subatomic particles known as quarks within the protons and neutrons of stable matter as well as within heavier, short-lived particles created at high energies. Quarks interact by emitting and absorbing gluons, just as electrically charged particles interact through the emission and absorption of photons. Like quarks, the gluons carry a “strong charge” known as colour; this means that gluons can interact between themselves through the strong force.

And now, is it really true that they split the electron? This was what was published in ‘The Times Of India’ as on 4th August 2009:

El coste del LHC del CERN ya alcanza la cifra de 3.900 millones de euros (hace un año y medio se hablaba de solo 3.000 millones, ver LHC FAQ). Aún así es mucho más barato que cualquier otra instalación similar gracias a aprovechar el túnel del LEP y parte de su infraestructura. Su entrada en funcionamiento se está retrasando porque se están encontrando problemas inesperados, que indican que su fabricación no ha sido realizada con el cuidado necesario (quizás por las prisas, quizás por el bajo coste). Más aún, entrará en funcionamiento con una energía muy inferior a la inicialmente esperada. Por ejemplo, esta semana se están revisando las soldaduras entre uniones de cobre en la parte no superconductora de los 10.000 imanes superconductores del LHC. Se ha encontrado una soldadura incorrectamente realizada. ¡Una soldadura! Sí, pero suficiente para tener que revisar las demás. Estas soldaduras defectuosas impedirán que el LHC alcance su energía máxima ya que no podrán soportar la corriente máxima que habría que aplicar a los imanes superconductores. Parece increíble, pero así es. No sé, pero a mí me parece que lo barato acaba saliendo caro. Nos lo cuenta, como no, Adrian Cho, “More Bad Connections May Limit LHC Energy or Delay Restart,” News of the Week, Science 325: 522-523, 31 July 2009.

Esta semana los técnicos del CERN están chequeando las 10.000 soldaduras con objeto de evaluar la corriente máxima que podrán soportar de forma fiable, así como determinar la energía máxima de los haces de protones que se podrá alcanzar en el primer año de funcionamiento de la instalación. En el mejor caso, las demás soldaduras estarán perfectas (a mí me parece que algo poco probable) y este chequeo solo supondrá un retraso más para el reinicio del LHC (que se esperaba para noviembre).

Un retraso más. Otro retraso más y otro más aún. Esto parece la historia interminable. Hemos de recordar que en el año 2000 se suponía que el LHC entraría en funcionamiento en el año 2005. Espero equivocarme, pero ahora parece que no lo hará hasta inicios de 2010.

Un recorte en energía más. Y ahora otro más. El LHC del CERN se diseñó para alcanzar 14 TeV de energía máxima (dos haces de protones cada uno con 7 TeV), lo que significa que se observarán colisiones entre 1 y 2 TeV de energía máxima (ya que colisionan entre sí los partones (quarks y gluones) que constituyen los protones). Hace unos meses se decidió reducir esta energía a un máximo de 10 TeV. Los nuevos problemas parecen limitarla a unos 8 TeV o menos. El LHC tiende a convertirse en un Tevatrón “mejorado” (alcanza una energía de 2 TeV).

Quizás convenga reforzar el punto anterior. En el LHC colisionarán haces de protones. Cada protón es un “saco” de partículas, 3 quarks de valencia y millones de gluones y de pares de quarks virtuales. En una colisión protón-protón en realidad se produce una colisión gluón-gluón (las mejores para observar el bosón de Higgs), quark-quark y hasta quark-antiquark (ver figura de arriba). En un protón con una energiá de 7 TeV es muy difícil que alguno de sus millones de constituyentes alcance un 1 TeV, además que lo haga otro de los constituyentes del otro protón que acabe colisionando con éste, y que además ambos constituyentes (partones) colisionen. Recuerda que un protón tiene un “tamaño” de unos 10^-15 m. y un partón sólo alcanza unos 10^-18 m., es decir, ocupa un volumen mil millones de veces inferior. El resultado es que es muy poco probable alcanzar colisiones de más de 2 TeV (prácticamente imposible). Con un LHC a energía reducida que alcance, digamos 7 TeV en el punto de colisión (haces de protones de 4,5 TeV), difícilmente se observarán colisiones partón-partón de más de 1 TeV (similares a las más energéticas que se observan actualmente en el Tevatrón). ¿Tanto para tan poco?

¿Retraso o recorte? Esta es la cuestión. Muchos quieren que el LHC se ponga en funcionamiento cuanto antes. ¿Para qué? Para descubrir nuevos fallos y poder resolverlos cuanto antes, así como calibrar todos los detectores y aprender más sobre el funcionamiento de esta máquina. Al mismo tiempo, nadie quiere un LHC funcionando durante un año a solo 4 TeV, incluso 8 TeV están en el límite de lo no deseable (le daría una oportunidad única al Tevatrón para acumular luminosidad y ganar la partida, por ejemplo, en la búsqueda del Higgs).

No sé que opinarás tú, pero a mí me parece que lo barato acaba saliendo caro.

PS (04 agosto 2009): La noticia en Menéame gracias a “El LHC podría arrancar a media potencia o retrasarse aún más,” Ciencia Explicada, 4 de agosto de 2009.

La masa en reposo del bosón de Higgs del Modelo Estándar (SM) viene unívocamente definida en función de las masas del bosón vectorial W y del quark top (cima). En el Modelo Mínimo SuperSimétrico (MSSM) hay 5 bosones de Higgs, uno de los cuales corresponde al del Modelo Estándar. La figura de arriba muestra la acotación teórica más reciente de su masa obtenida por Sven Heinemeyer (especialista en MSSM) y publicada por Tommaso Dorigo. Como vemos se encuentra con un 68% C.L. en la región verde o supersimétrica. ¿Significa esto que el bosón de Higgs es supersimétrico? No es tan fácil. Para Lubos Motl está más claro que el agua, es 13 veces más probable que sea supersimétrico que que no lo sea. Tommaso no lo ve tan claro.

La masa en reposo de los quarks no es un concepto bien definido en cromodinámica cuántica ya que no es posible aislarlos y verlos “desnudos,” siempre están hadronizados. El quark top es el más pesado y en el que la incertidumbre (relativa) en su masa es la más pequeña posible. Aún así, teóricamente no puede ser inferior a unos 200 MeV, un valor pequeño comparado con sus 170 GeV. Por otro lado, la estimación teórica de su masa a partir de datos experimentales en los colisionadores de partículas requiere tener en cuenta el hecho de que la cromodinámica cuántica tiene una energía de corte, no es válida a partir de una cierta energía, lo que nos lleva a diferentes definiciones teóricas de su masa y por tanto, diferentes acotaciones de su masa a partir de los datos experimentales en función del modelo, más allá del Modelo Estándar, utilizado.

La nueva estimación teórica incluye los efectos introducidos por la Supersimetría, en su expresión más sencilla (modelo MSSM). El resultado es lo que muestra la fuera de arriba. Con un 68% de límite de confianza el bosón de Higgs es una partícula supersimetría. Por supuesto, esta evidencia es baja, hay una probabilidad estadística del 32% de que no sea así. Si se confirma experimentalmente este resultado en el LHC el año que viene, mataremos dos pájaros de un tiro: el LHC descubrirá el Higgs y la supersimetría simultáneamente.

Para los interesados en detalles técnicos sobre qué es la masa del quark cima. Más información teórica en Martin C. Smith, Scott S. Willenbrock, “Top-quark pole mass,” Phys.Rev.Lett. 79: 3825-3828, 1997 (ArXiv preprint). Más información experimental en U. Langenfeld, S. Moch, P. Uwer, “Measuring the running top-quark mass,” ArXiv, Submitted on 29 Jun 2009. Por cierto, el artículo de Sven todavía no ha aparecido en ArXiv. Habrá que estar al tanto.

Na física de partículas, estranheza, notada como S, é a propriedade das partículas, expressa como um número quântico para descrevir a decomposição das partículas em reações fortes e eletromagnéticas que ocorrem em um curto período de tempo. A estranheza das partículas é definida como:

onde representa o número de antiquarks estranho () y representa o número de quarks estranho

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Pra mim, é isso aqui;

E depois…”Você não gosta de sua cidade???” Não. Não é minha. To aqui por engano uhahuahua. Dizem que os curitibanos são grossos….Adoraria ser mal-tratado em lojas dignas em curitiba nesse exato momento. Aqui em PG você vai nas lojas, as pessoas atendem como se fizessem um favor à você, consumidor, com aquela cara de tédio misturado com raiva misturado com “eu não queria estar desse lado do balcão”. Dica do diiiiiiiiiiiia; se você manter essa cara amarrada vai ficar desse lado do balcão pra sempre. A foto ao lado é duma vitrine péssima aqui do centro. Que mau-gosto….Quanta breguice….É o estilo pseudo-fama-ponta-grossa que chegou para abalar. O que é a cabeça do tour/boi nos pés da cama? Deus do céu….

El modelo estándar de las partículas elementales predice solo un bosón de Higgs neutro H⁰, sin embargo, su extensión más simple que incorpora la supersimetría (MSSM) predice cinco bosones de Higgs, tres neutros y dos cargados (H^±). El detector DØ (DZERO) del Tevatrón en el Fermilab ha estudiado la posible desintegración de un quark top en un bosón de Higgs cargado (t →H⁺b) y ha descartado que existan en el rango de masas de 80 a 155 GeV/c² con una confianza del 95%. El artículo técnico es The DZERO Collaboration (V.M. Abazov et. al) “Search for charged Higgs bosons in decays of top quarks,” ArXiv, Submitted on 29 Jun 2009.

La búsqueda de los bosones de Higgs cargados predichos por el Modelo Minimal SuperSimétrico (MSSM) ya se realizó en el extinto LEP2 del CERN resultando en que no existían con una masa inferior a 78.6 GeV/c². Búsquedas indirectas en la desintegración de mesones B han conducido a que su masa no puede ser inferior a 295 GeV/c², sin embargo, al ser búsquedas indirectas todavía ha lugar a su posible existencia, de ahí la importancia del nuevo estudio de DZERO.

Este resultado de DZERO, como otros del CDF, también en el Fermilab, son un buen punto de partida para plantearnos si estamos asistiendo o no a una revolución científica en el sentido de Khun que lleve al sustituto del Modelo Estándar, o así lo hace E. Donth, en “Comment on “Search for the Standard Model Higgs Boson in the Missing Energy and Acoplanar b-Jet Topology at 1.96$ TeV”,” ArXiv, Submitted on 30 Jun 2009.

Según Donth, las revoluciones científicas que llevan a un cambio de paradigma requieren la competencia fuerte entre múltiples grupos de investigación por todo el mundo. Los grandes experimentos que aúnan a múltiples grupos en una causa común minimizan esta competencia. Por ejemplo, el artículo de la Colaboración DØ tiene 519 autores de 82 grupos de investigación en 35 instituciones por todo el mundo. ¿Cómo se comunican entre sí estos científicos? ¿Cómo contrastan ideas y propuestas (contradictorias) entre ellos? Donth va más allá y alega que la probabilidad de que surga un nuevo paradigma a partir de estos experimentos de “ciencia a lo grande” (Big Science) es muy pequeña, casi despreciable. Por supuesto, su manera de calcular estas probabilidades es muy discutible y controvertida. Pero me ha resultado curisoso su propuesta (el artículo solo tiene una página). Casi todo el mundo cree que el LHC del CERN descubrirá física más allá del Modelo Estándar y este señor está entre los que opinan que no, que ese no es el camino. Curioso.

You know you wanna. I mean, it’s been too long without the Sarah fix hasn’t it? And who better to dish the dirt than Vanity Fair’s own Todd S. Purdum.

Nobody does it better and just everybody reads Vanity’s exposes’ of the celebrity best.

This one is actually very good. You’ll get lots of real insight into the queen of the North, who still refuses to waste time learning anything, figuring that her base would only get confused I guess if she actually knew anything.

In any event, a few of the staffers finally open up and tell all about the moose hunter from Alaska. The picture remains not pretty. She is distrustful and pays little attention to the experts around her, preferring to rely almost exclusively on the “first dude” for advice. There is but one motivating force, and that is pure, unadulterated, blatant blind ambition. That is what drives this little engine.

Why she continues to be upheld by so many in the Republican hierarchy is, well, but another question in the great book of questions as to why the Rethugs are hell-bent on self destruction. Enjoy the rather lengthy, but fascinating read.

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This just in from Fermi Lab. A new sub-atomic particle has been observed. “Observed” may be too strong a word. Forget using the kid’s play microscope for this folks.

Named Omega -sub-b-Baryon, its composed of three quarks, two strange ones and a bottom. Not strange as in “weird” but strange as in physics strange which probably includes almost everything. Ever check out “string theory?” The bottom quark doesn’t refer to any sexual proclivity I don’t think, but don’t quote me.

This kind of thing makes physicists all giddy and ready to pee their pants, but I don’t know as it will have much impact on the average person.

It remains a good jaw dropping remark to make at the next cocktail party you attend.

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Okay, you need to sit down for this. If you see this woman, call for the straight jacket people. Seriously. And Oklahoma is under quarantine until her capture.

Seriously, damnit, I really mean this. This is the photo you will find in all future editions of the Oxford Dictionary under the word CRAZY.

Said, state legislator, has introduced a resolution in the state of OK(we are a bunch of lunatics)lahoma, claiming that the reason for the the economic downturn is the prevalence of general “debauchery” throughout the American culture, and the failure of our President to follow the moral precepts laid down by our rich Christian heritage, as interpreted by said genius Sally Kern.

Need we add that Ms. Kern is a Republican? She gives their crazy Senator Inhofe a run for his money. Move over Minnesota and Michele Bachmann, there’s a new sheriff of wingnuttery in town.

You must read this resolution. It’s hysterical. (Oh, and just in case you forgot, if I don’t name a crazy person for the week, by default it goes to your choice of Glenn Beck, the aforementioned Michele Bachman, Sean Hannity, Bill O’Reilly, Karl Rove, Ann Coulter, Newt Gingrich, Rush Limbaugh, Dick (the Dick) Cheney, —well you can go on forever can’t ya?)

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You could have knocked me over with a bunch of feather’s, or fruit’s, or even baseball’s, but I had no idea that there were folks in this world who were troubled by apostrophes’s.

Indeed there are. And some people call my blog trivial! Well I can show you trivial sister!

Travel to Apostrophe Abuse, and you can see how some people react to the misplacement’s of a few highly placed commas!

If you’re one of those folks who can’t sleep at night for worrying about whether your last e-mail contained an unwanted and unneeded squiggle. If you can’t bear to stray more than three feet from your Strunk & White’s Elements of Style. If you are simply apostrophophobic, then by all means, sneak over and get your fix. I’ll not breath a word, I promise’s.

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I’ve been wondering what common denominator exists in all the right wing nuttery from the GOP side of things. You know, food, drink? I thought maybe bibles, the KJV specifically, but then I figured, heck it doesn’t seem like they ever read that much.

So, I’m stymied on that. But another fine piece of illogic emanates from none other than our dear old friend, Rush (DB to his friends)Limbaugh.

Seems he’s figured out what caused poor Governor Mark Sanford to go off the deep end and off to Argentina to woo a certain senorita.

It was, hold on to your hats friends, Barack Obama!

Yes indeed, the President himself. You see, Sanford, so distraught over having the fine people of South Carolina override his veto, and having to accept that stimulus package, found it all was just too much. He lost his mind, you see. Couldn’t cope, with the about to ensue communist takeover by the federal government.

Had to run away from all the red scare Stalinistic tricks, into the arms of a lady who represents, apparently, some form of democratic perfection. Well, it’s A theory I guess.

I think Rushie forgot that the affair has been ongoing just a tad longer than Obama has been President. But heck, why should facts get in the way of a good smear?