Electrodinámica Cuántica en un trazo de lápiz Alfredo Raya Montaño, IFM-UMSNH

Contenido Motivación Partículas Fundamentales Masa de los Protones y Neutrones Un modelo de juguete: QED3 “Materia Condensada Relativista” Comentarios Finales

Motivación ¿Es la masa una propiedad fundamental de la materia? Clásicamente, sí. F=ma Ley de Lavoissier

Motivación Pero “La masa de un cuerpo es una medida de su contenido energético” E=mc 2 m=E/c 2

La Masa del Universo

Partículas Fundamentales

Masa de Protones y Neutrones El vacío de QCD, por las interacciones fuertes, es muy cambiante

Masa de Protones y Neutrones Además, debido a efectos no perturbativos, los quarks no se encuentran libres, sino confinados dentro de los hadrones

Masa de Protones y Neutrones Así que en el vacío se forma un condensado de quarks que provee un medio “pegajoso” en el cual los quarks adquieren masa

Masa de Protones y Neutrones Esto lo comprueban simulaciones de lattice “Pero simplemente tener una computadora que arroja resultados después de extensos y oscuros cálculos no satisface nuestra hambre de entendimiento”

Masa de Protones y Neutrones Las Ecuaciones de Schwinger-Dyson nos proveen de una plataforma natural para estudiar la generación dinámica de masas en el continuo

Masa de Protones y Neutrones Debemos buscar un modelo simplificado que exhiba características similares a QCD

Un modelo de juguete: QED3 QED3 es una teoría que adolece de divergencias Provee de un campo de batalla para estudios de GDM en el continuo y en lattice La estructura de las ESD es más simple

Un modelo de juguete: QED3 Exhibe confinamiento y GDM

Un Modelo de juguete: QED3 En la física de la materia condensada, se usa como una teoría efectiva para describir: Efecto Hall Cuántico Superconductividad de Alta Tc Aislantes de Mott Antiferromagnetos de Heisenberg Etcétera

“Materia Condensada Relativista” En 2005 se descubrió un cristal bidimensional llamada GRAFENO En este cristal, los portadores de carga son electrones de Dirac Surge el paradigma de la Materia Condensada Relativista

Grafeno Es la base de toda estructura grafítica

Estructura de Bandas Los portadores de carga son electrones “relativistas”

QED en un trazo de lápiz

EHC no convencional Grafeno exhibe varias formas no convencionales del EHC

Predicciones Grafeno predice los siguientes fenómenos: Efecto Hall Cuántico Fraccionario Ferromagnetismo Cuántico de Hall Efecto Espin-Hall Brechas excitónicas Etc

Pruebas de QED Efectos propios de QED amplificados 300x Paradoja de Klein Zitterbewegung QED en Espacios Curvos ds 2 =-dt 2 +e -2 L (x,y) (dx 2 +dy 2 )

Grafenium Inside Electrónica basada en Grafeno (IBM e Intel ) Plásticos conductores (compuestos de grafeno) Polvo de grafeno en baterías eléctricas Polvo de grafeno en “plasma displays” Computación Cuántica basada en grafeno Almacenamiento de Hidrógeno

Grafeno y GDM El papel de las masas de los portadores de carga en grafeno se puede medir experimentalmente Las masas se pueden generar dinámicamente También el campo magnético cataliza la generación dinámica de masas

Comentarios Finales El origen de la masa es uno de los grandes misterios de la naturaleza Las interacciones fuertes de QCD son responsables de las masas de los protones y neutrones, 98% de la materia ordinaria

Comentarios Finales No siempre “Simplificar” implica “Sacrificar”

Comentarios Finales Grafeno es un sistema físico donde confluyen dos grandes ramas de la física: Materia Condensada y Altas Energías

GRACIAS