Informe de investigador

Informe científico de investigador: Schaposnik, Fidel Arturo (2009-2010)

Resumen

Durante el período cubierto por este informe, en colaboración con estudiantes y colegas del grupo que dirijo en la Universidad de La Plata y también del exterior, desarrollé una serie de trabajos centrados en el estudio de teorías campos, cuerdas y partículas que están en la base de la unificación de todas las interacciones conocidas en la Naturaleza. También realicé trabajos de aplicación de la teorías de campos y cuerdas a problemas de interés en materia condensada. Si bien hoy se cuenta con una teoría que unifica las interacciones electromagnéticas, fuertes y débiles hay varios problemas pendientes, como el llamado "problema de las jerarquías (escalas de masas demasiado variadas para las partículasd básicas) escala de unificación (de las 3 interacciones), etc. El imponer una simetría adicional a las de gauge -y de carácter totalmente distinto- como es la supersimetría, ofrece atractivas soluciones para los problemas mencionados pero a la par plantea la necesidad de encontrar mecanismos de rotura ya que de ser una simetría exacta, exigiría que existieran fermiones de masa cero (fotinos), bosones con la masa del electrón (s-electrones), etc. La rotura corrige las masas de estas partículas que tendrían así chances de ser detectadas en el Gran acelerador de hadrones (LHC) del CERN. Dos de mis trabajos cubrieron diversos aspectos de teorías supersimétricas, tanto en sus aspectos clásicos como cuánticos. En el trabajo 1 estudiamos la relación entre supersimetría y la existencia de ecuaciones de primer orden cuyas soluciones tipo monopolo y dión resuelven las más complicadas ecuaciones de Euler-Lagrange de modelos de gauge. En el trabajo 3 estudiamos los modelos utilizados hoy en día, en los que la rotura de la supersimetría se produce por la aparición, al descender la temperatura con la expansión del Universo, de vacíos metaestables. Los resultados nos permitieron dar un escenario cosmológico muy aceptable para las distintas etapas de evolución. El trabajo 2 discute soluciones de teorías de gauge en relación con otro de los problemas pendientes para la unificación: en efecto, en él construimos soluciones del tipo cromomagnético y cromoeléctrico, candidatas a proveer un mecanismo para el confinamiento de los quarks. Los trabajos 4 y 5 corresponden a un área que, a partir de 2008, ha comenzado a atraer más y más especialistas de la física de altas energías y de la materia condensada: se trata de aplicaciones de la famosa conjetura de Maldacena (conocida como conjetura AdS/CFT) que permite obtener resultados cuánticos en regímenes no perturbativos a partir de cálculos clásicos en teorías duales en los que la gravitación juega un rol central. Hemos logrado describir a nivel cuántico transiciones de fase típicas de super conductores y superfluidos planares a partir de teorías de campos de gauge y escalares en una dimension mayor (3+1) en el que la métrica corresponde a un agujero negro Anti-de Sitter (AdS). En el trabajo 4 esta métrica es impuesta como un fondo sin dinámica mientras que en el 5 hemos resuelto el sistema completo de ecuaciones de Yang-Mills-Einstein. En ambos casos hemos podido caracterizar la transición de fase y calcular cantidades de relevancia (indice crítico, energía libre, entropía).

Palabras clave
teoría de cuerdas
teoría de partículas
teoría de campos
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