Violación de simetrías espacio-temporales de la teoría a la práctica (Luís Fernando Urrutia Rios)

Ciencias TVVie, febrero 14, 2020 6:32pmURL:
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Violación de simetrías espacio-temporales de la teoría a la práctica

Plática dada por Luís Fernando Urrutia Rios (Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM) en el Coloquio de Investigación del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM el viernes 7 de febrero de 2020 en el Auditorio Marcos Moshinsky del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM

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Resumen:
La identificación de simetrías ha jugado un papel fundamental en nuestra comprensión de los fenómenos físicos. Sin embargo, en muchos casos, tales simetrías constituyen solo una aproximación de orden cero y deben romperse para que las predicciones de la teoría sean consistentes con la observación experimental. En particular, las simetrías casi sagradas de CPT y Lorentz, que ciertamente son parte de las ideas fundamentales de la física moderna, deben ser verificadas experimentalmente. Tales esfuerzos se han intensificado porque diferentes enfoques teóricos que apuntan a comprender la microestructura del espacio-tiempo sugieren la posibilidad de que tales simetrías puedan presentar violaciones diminutas en la teoría de las interacciones fundamentales. Hasta ahora, y con crecientes sensibilidades experimentales, no se han encontrado signos de violación. Sin embargo, observamos que incluso la persistencia de tales resultados negativos tendrá un profundo impacto. Por un lado, proporcionarán una base experimental extremadamente firme para la validez de estas simetrías. Por el otro, establecerán límites experimentales estrictos para compararlos con la posible aparición de tales violaciones en modelos de gravedad cuántica basados en una estructura discreta del espacio. Presentamos una perspectiva muy general de la investigación sobre la ruptura de la simetría de Lorentz, junto con una breve revisión de algunos temas específicos. Notablemente, el estudio de modelos efectivos que parametrizan dichas violaciones en el sector fotónico conduce al terreno de la descripción efectiva de materiales magnetoeléctricos en materia condensada, donde muchas de estas violaciones se manifiestan de manera natural y sin supresión alguna. La respuesta electromagnética de estos materiales, que incluyen aislantes topológicos y semimetales de Weyl, está descrita por la electrodinámica axiónica que surge de la adición del acoplamiento a la densidad de Pontryagin abeliana en la acción estándar del electromagnetismo. Damos una breve descripción de la teoría y presentamos un resumen de sus aplicaciones tanto en el caso estático, como en su extensión al caso dependiente del tiempo. En este último destacan el efecto Casimir y el reciente descubrimiento de la radiación de Cherenkov reversa en medios naturalmente existentes, que se pensaba posible solo en metamateriales izquierdos.