El Misterio de la Masa
Benjamin Kocha
a PUC, Chile
Física para las tardes de inviernoSantiago
Septiembre 2013
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 1 / 56
Outline
I La Masa Clásica
II La Masa en el Mundo Cuántico
III Las Masas en el Universo
IV Resumen: Los 4 Misterios de la Masa
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 2 / 56
La Masa en MecánicaMasa Clásica
ILa Masa clásica
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 3 / 56
La Masa en GravitaciónMasa Clásica
IMasa Clásica
I-ALa Masa en Gravitación
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 4 / 56
La Masa en GravitaciónMasa Clásica
Gravitación
Isaac Newton
Ley de gravitación:
FG = mMGN
r2 (1)
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 5 / 56
La Masa en GravitaciónMasa Clásica
Gravitación
Masas se atraen
Entre peso y tierra Entre estrella y planetas
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 6 / 56
La Masa en GravitaciónMasa Clásica
Gravitación
Masas se atraen
Entre peso y tierra Entre estrella y planetas
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 7 / 56
La Masa en GravitaciónMasa Clásica
Concluimos:
La masas gravitacionales m se atraen una a otra
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 8 / 56
La Masa en MecánicaMasa Clásica
ILa Masa clásica
I-BMecánica
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 9 / 56
La Masa en MecánicaMasa Clásica
La Masa en Mecánica
Isaac Newton
Segunda ley de mecánica:
~F = m ~a (2)
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 10 / 56
La Masa en MecánicaMasa Clásica
Mecánica
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 11 / 56
La Masa en MecánicaMasa Clásica
Mecánica
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 12 / 56
La Masa en MecánicaMasa Clásica
Mecánica
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 13 / 56
La Masa en MecánicaMasa Clásica
Mecánica
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 14 / 56
La Masa en MecánicaMasa Clásica
Concluimos:La masas gravitacionales m se atraen una a otraMasa Mecánica m es lo que resiste fuerza
Primer misterio de la masa:
¿Porque m y m son iguales?
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 15 / 56
La Masa en relatividadMasa Clásica
IMasa Clásica
I-CLa Masa en Relatividad
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 16 / 56
La Masa en relatividadMasa Clásica
Relatividad
Albert Einstein
toma en serio el primer misterio dela masa y lo resuelve⇒
Masa es energía
E = mc2 (3)
yotras = ... (4)
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 17 / 56
La Masa en relatividadMasa Clásica
Relatividad
Albert Einstein: E = mc2
Masa gravitatoria m es energíaEnergía curva espacioEsto explica masa mecánica m
Resolver el primer misterio de la masa ⇒ muchos descubrimientos
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 18 / 56
La Masa en relatividadMasa Clásica
Relatividad: muchas implicancias
0.1 g de sal equivale energía quimica en 10 mil barriles de gas,(porque velocidad de luz c es grande)
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 19 / 56
La Masa en relatividadMasa Clásica
Relatividad: muchas implicancias
Energía del sol
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 20 / 56
La Masa en relatividadMasa Clásica
Relatividad: muchas implicancias
Energía nuclear
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 21 / 56
La Masa en relatividadMasa Clásica
Relatividad: muchas implicancias
Energía nuclear
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 22 / 56
La Masa en relatividadMasa Clásica
Relatividad: muchas implicancias
GPSBenjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 23 / 56
La Masa en relatividadMasa Clásica
Misterio resuelto, descubrimientos hechos
Podría estar contento, pero la historia no termina aquí ...
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 24 / 56
La Masa en cuanticaCuantica
IILa Masa Cuantica
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 25 / 56
La Masa CuánticaCuántica
Cuantica
Paul Dirac (y otros)
Masa en cuantica
i~c /∂ψ = mc2ψ (5)
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 26 / 56
La Masa CuánticaCuántica
Cuantica está en todo
Electronica
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 27 / 56
La Masa CuánticaCuántica
Cuantica está en todo
Memoria
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 28 / 56
La Masa CuánticaCuántica
Cuantica está en todo
Estructura de materiaBenjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 29 / 56
La Masa CuánticaCuántica
Cuantica está en todo
También la masa esta en todo!Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 30 / 56
La Masa CuánticaCuántica
Segundo misterio de la masa:
¿Como adquieren las partículas fundamentales cuánticas su masa?
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 31 / 56
La Masa CuánticaCuántica
Esta pregunta nos llevó aMejor teoría cuántica: Modelo Standard
El Higgs da masaBenjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 32 / 56
La Masa CuánticaCuántica
Peter Higgs y otros
El mecanismo de Higgs da masa
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 33 / 56
La Masa CuánticaCuántica
LHC: Busqueda del Higgs
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 34 / 56
La Masa CuánticaCuántica
2012: El Higgs, finalmente se encontro
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 35 / 56
La Masa CuánticaCuántica
Hasta aquí llegamos con teorías actuales sobre la masa en físcia:
Primer misterio ( ¿m = m?)⇒ RelatividadSegundo misterio ( ¿m para partículas fundamentales?)⇒ HiggsEntendemos masas en la tierra
¿Que tal en el espacio?
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 36 / 56
La Masa en el UniversoEl Universo
IIIEl Universo
III-ALa masa en el Universo
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 37 / 56
La Masa en el UniversoEl Universo
“Contar”estrellas
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 38 / 56
La Masa en el UniversoEl Universo
Estrellas en galaxias
Medir posiciones y velocidades
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 39 / 56
La Masa en el UniversoEl Universo
Estrellas en galaxias
Hay mas masa m que actualmente vemos!
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 40 / 56
La Masa en el UniversoEl Universo
¿Como ver lo invisible?⇒Marcas en alfombra
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 41 / 56
La Masa en el UniversoEl Universo
“Marcas en alfombra”⇒Lentes gravitacionales
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 42 / 56
La Masa en el UniversoEl Universo
“Marcas en alfombra”⇒Lentes gravitacionales
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 43 / 56
La Masa en el UniversoEl Universo
Lentes gravitacionales⇒También masa invisible“materia oscura”
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 44 / 56
La Masa en el UniversoEl Universo
Lentes gravitacionales⇒También masa invisible“materia oscura”
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 45 / 56
La Masa en el UniversoEl Universo
“materia oscura”
Gran parte dela masa conocida es deun típo desconocido
82 % de la masa observada es sin explicación
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 46 / 56
La Masa en el UniversoEl Universo
Tercer misterio de la masa:
¿Que es la materia oscura?
Sabemos Energía = Masa,¿se puede medir energía en universo?
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 47 / 56
La Energía en el UniversoEl Universo
IIIEl Universo
III-BLa Energía en el Universo
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 48 / 56
La Energía en el UniversoEl Universo
La energía en el UniversoEstudiar evolución de todo el universo visible
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 49 / 56
La Energía en el UniversoEl Universo
La energía en el Universo
Explosiones mas grandes:Supernova
Universo acelera!
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 50 / 56
La Energía en el UniversoEl Universo
La energía en el Universo
Explosion mas antigua:Fondo de radiación cosmica
Confirma: Universo acelera!⇒
Hay una forma energía desconocida energía oscura
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 51 / 56
La Energía en el UniversoEl Universo
Distribución de materia y energía en el universo
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 52 / 56
La Energía en el UniversoEl Universo
Cuarto misterio de la masa:
¿Que es la energía oscura?
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 53 / 56
Los 4 Misterios de la MasaResumen
Resumen de los 4 misterios de la Masa
Primer misterio: ¿Porque es m = m?⇒ Relatividad
Segundo misterio: ¿Quién da m para partículas fundamentales?⇒ Higgs
Tercer misterio: ¿Que es la materia oscura?⇒ ¿Nuevas partículas?
Cuarto misterio: ¿Que es la energía oscura?⇒ ???
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 54 / 56
Los 4 Misterios de la MasaResumen
Resumen de los 4 misterios de la Masa
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 55 / 56
Los 4 Misterios de la MasaResumen
Gracias
Benjamin Koch (PUC, Chile) El Misterio de la Masa Septiembre 2013 56 / 56
