viviendo en la frontera: una introduccion al … · #estados = = 2 x x... #sillas. entropía e...
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VIVIENDO EN LA FRONTERA:
UNA INTRODUCCION
AL PRINCIPIO HOLOGRAFICO
Esperanza López
Instituto de Física Teórica UAM/CSIC
nuestro mundo se compone de materia e interacciones
Materia e interacciones
nuestro mundo se compone de materia e interacciones
Materia e interacciones
nuestro mundo se compone de materia e interacciones
Materia e interacciones
juntas forman estructura
nuestro mundo se compone de materia e interacciones
Materia e interacciones
juntas forman estructura
interacciones
nuestro mundo se compone de materia e interacciones
Materia e interacciones
juntas forman estructura
algunas hay que buscarlas en el mundo subatómico
accelerador departiculas
interacciones
nuestro mundo se compone de materia e interacciones
Materia e interacciones
juntas forman estructura
sin otras no sería posible el mundo moderno
algunas hay que buscarlas en el mundo subatómico
accelerador departiculas
interacciones
hay una que experimentamos de manera directa y constante
Gravedad
hay una que experimentamos de manera directa y constante
Gravedad
que ha cambiado nuestra manera de entender el universo
hay una que experimentamos de manera directa y constante
Gravedad
que ha cambiado nuestra manera de entender el universo
... pero que todavía no comprendemos completamente
Nuevos mundos
mundo clásico
Nuevos mundos
mundo clásicomundo cuántico
Nuevos mundos
mundo clásicomundo cuántico mundo relativista
Unificacion
relatividad + gravedad
Unificacion
relatividad + gravedad relatividad general
Unificacion
relatividad + gravedad
relatividad general + cuántica
relatividad general
Unificacion
relatividad + gravedad
este problema no se da con las demás interacciones
relatividad general + cuántica
relatividad general
Unificacion
relatividad + gravedad
este problema no se da con las demás interacciones
relatividad general + cuántica
relatividad general
relatividad + cuántica modelo estándar
Es gravedad cuantica necesaria?
por qué es tan difícil cuantizar gravedad?
Es gravedad cuantica necesaria?
por qué es tan difícil cuantizar gravedad?problema técnico?
Es gravedad cuantica necesaria?
por qué es tan difícil cuantizar gravedad?problema técnico?
es gravedad diferente?
Es gravedad cuantica necesaria?
por qué es tan difícil cuantizar gravedad?
es necesaria una versión cuántica de gravedad?
problema técnico?
es gravedad diferente?
Es gravedad cuantica necesaria?
por qué es tan difícil cuantizar gravedad?
es necesaria una versión cuántica de gravedad?
problema técnico?
es gravedad diferente?
GR predice sus propios límites
Es gravedad cuantica necesaria?
por qué es tan difícil cuantizar gravedad?
es necesaria una versión cuántica de gravedad?
problema técnico?
es gravedad diferente?
GR predice sus propios límites
Es gravedad cuantica necesaria?
por qué es tan difícil cuantizar gravedad?
es necesaria una versión cuántica de gravedad?
problema técnico?
es gravedad diferente?
GR predice sus propios límitesagujero negro
nada que caigapuede escapar!
Es gravedad cuantica necesaria?
por qué es tan difícil cuantizar gravedad?
es necesaria una versión cuántica de gravedad?
problema técnico?
es gravedad diferente?
GR predice sus propios límitesagujero negro
nada que caigapuede escapar! horizonte
Es gravedad cuantica necesaria?
por qué es tan difícil cuantizar gravedad?
es necesaria una versión cuántica de gravedad?
problema técnico?
es gravedad diferente?
GR predice sus propios límites
horizonte
singularidad
agujero negro
nada que caigapuede escapar! horizonte
Es gravedad cuantica necesaria?
por qué es tan difícil cuantizar gravedad?
es necesaria una versión cuántica de gravedad?
problema técnico?
es gravedad diferente?
GR predice sus propios límites
horizonte
singularidad
agujero negro
nada que caigapuede escapar!
gravedad cuántica
horizonte
el mundo cuánticoestá lleno de partículas
que aparecen ...... y desaparecen
de la nada !!
Mundo cuántico
el mundo cuánticoestá lleno de partículas
que aparecen ...... y desaparecen
de la nada !!
energía positiva
energía negativa
Mundo cuántico
el mundo cuánticoestá lleno de partículas
que aparecen ...... y desaparecen
de la nada !!
energía positiva
energía negativa
partículas virtuales
Mundo cuántico
el mundo cuánticoestá lleno de partículas
que aparecen ...... y desaparecen
de la nada !!
energía positiva
energía negativa
partículas virtuales
par virtual indetectable
Mundo cuántico
el mundo cuánticoestá lleno de partículas
que aparecen ...... y desaparecen
de la nada !!
energía positiva
energía negativa
partículas virtuales
par virtual indetectable aporte de enegía
Mundo cuántico
el mundo cuánticoestá lleno de partículas
que aparecen ...... y desaparecen
de la nada !!
energía positiva
energía negativa
partículas virtuales
par virtual indetectable partículas realesaporte de enegía
Mundo cuántico
Qué implica?
partículas virtuales
Qué implica?
radiación de Hawkingtemperatura T
horizonte
par virtual
partícula que escapa
partículas virtuales
Qué implica?
radiación de Hawkingtemperatura T
horizonte
par virtual
partícula que escapa
los agujeros negros se comportan como cuerpos calientes
partículas virtuales
Qué implica?
radiación de Hawkingtemperatura T
horizonte
par virtual
partícula que escapa
los agujeros negros se comportan como cuerpos calientes
partículas virtuales
emiten radiación térmica
Qué implica?
radiación de Hawkingtemperatura T
horizonte
par virtual
partícula que escapa
los agujeros negros se comportan como cuerpos calientes
partículas virtuales
emiten radiación térmica
se les puede asignar una temperatura
Qué implica?
radiación de Hawkingtemperatura T
horizonte
par virtual
partícula que escapa
los agujeros negros se comportan como cuerpos calientes
ventana a gravedad cuántica
partículas virtuales
emiten radiación térmica
se les puede asignar una temperatura
Entropía
sistema con muchas componentes
gas en una caja
Entropía
sistema con muchas componentes
gas en una caja
Entropía
sistema con muchas componentes
solo hacemos medidas globales
gas en una caja
Entropía
sistema con muchas componentes
solo hacemos medidas globales
temperatura
gas en una caja
Entropía
sistema con muchas componentes
solo hacemos medidas globales
temperatura
cuántos estados distintos producen la misma T?
gas en una caja
Entropía
sistema con muchas componentes
solo hacemos medidas globales
temperatura
cuántos estados distintos producen la misma T?
entropía = log (#estados)
gas en una caja
Entropía
sistema con muchas componentes
solo hacemos medidas globales
temperatura
cuántos estados distintos producen la misma T?
entropía = log (#estados)
gas en una caja
segunda ley de la termodinámica: ΔS ≥ 0
Entropía
sistema con muchas componentes
solo hacemos medidas globales
temperatura
cuántos estados distintos producen la misma T?
entropía = log (#estados)
gas en una caja
segunda ley de la termodinámica: ΔS ≥ 0
agujero negro
temperatura
Entropía
sistema con muchas componentes
solo hacemos medidas globales
temperatura
cuántos estados distintos producen la misma T?
entropía = log (#estados)
gas en una caja
segunda ley de la termodinámica: ΔS ≥ 0
entropía=area horizonte
agujero negro
temperatura
Entropía
Entropía
Entropía
Entropía
#sillas... #estados = = 2 x x
Entropía
#sillas = filas x columnas
#sillas... #estados = = 2 x x
Entropía
#sillas = filas x columnas
entropía = log(#estados) = #sillas = volumen
#sillas... #estados = = 2 x x
Entropía
#sillas = filas x columnas
entropía = log(#estados) = #sillas = volumen
#sillas... #estados = = 2 x x
Entropía
#sillas = filas x columnas
entropía = log(#estados) = #sillas = volumen
#sillas = filas + columnas = área
#sillas... #estados = = 2 x x
Entropía
#sillas = filas x columnas
entropía = log(#estados) = #sillas = volumen
qué se tenía en mente al diseñarlo??
#sillas = filas + columnas = área
#sillas... #estados = = 2 x x
Entropía
#sillas = filas x columnas
entropía = log(#estados) = #sillas = volumen
qué se tenía en mente al diseñarlo??
#sillas = filas + columnas = área
gravedad
#sillas... #estados = = 2 x x
Entropía e información
Entropía e información
bit {0,1}
Entropía e información
entropía #estados información
bit {0,1}
agujero negro entropía = área horizonte
Principio holográfico
agujero negro entropía = área horizonte
Principio holográfico
máxima entropía
agujero negro
la información que se puede codificar en una región está acotada por el área de su frontera
entropía = área horizonte
Principio holográfico
máxima entropía
agujero negro
la información que se puede codificar en una región está acotada por el área de su frontera
entropía = área horizonte
Principio holográfico
?
máxima entropía
agujero negro
la información que se puede codificar en una región está acotada por el área de su frontera
entropía = área horizonte
4G
Principio holográfico
? 2
F = G m1 m2 r 2
G: constante de Newton
G ≈ metros11070
extremadamente pequeño
máxima entropía
agujero negro
la información que se puede codificar en una región está acotada por el área de su frontera
entropía = área horizonte
4G
Principio holográfico
en unidades de G
? 2
F = G m1 m2 r 2
G: constante de Newton
G ≈ metros11070
extremadamente pequeño
máxima entropía
Principio holográfico
Principio holográfico
la frontera como “holograma” del interior
la información que se puede codificar en una región está acotada por el área de su frontera
Principio holográfico
existirá una teoría sin gravedad que formulada sobre la frontera equivalga a gravedad en el interior?
la frontera como “holograma” del interior
la información que se puede codificar en una región está acotada por el área de su frontera
gravedad cuantica
Principio holográfico
existirá una teoría sin gravedad que formulada sobre la frontera equivalga a gravedad en el interior?
teoría diferente
la frontera como “holograma” del interior
la información que se puede codificar en una región está acotada por el área de su frontera
gravedad cuantica
Principio holográfico
existirá una teoría sin gravedad que formulada sobre la frontera equivalga a gravedad en el interior?
teoría diferentecorrespondencia uno a uno
la frontera como “holograma” del interior
la información que se puede codificar en una región está acotada por el área de su frontera
gravedad cuantica
Un ejemplo concreto
Un ejemplo concreto
Un ejemplo concreto
gravedad en un hiperboloide
Un ejemplo concreto
fuerzas nucleares*
gravedad en un hiperboloide
Un ejemplo concreto
fuerzas nucleares*
gravedad en un hiperboloide
QCD*
gravedad
Cromodinámica cuántica
núcleos atómicos fuertemente ligados
Cromodinámica cuántica
núcleos atómicos fuertemente ligados
Cromodinámica cuántica
núcleos atómicos fuertemente ligados
quarks
protones y neutrones compuestos de quarks
Cromodinámica cuántica
una fuerza todavía mayor confina los quarks
núcleos atómicos fuertemente ligados
quarks
protones y neutrones compuestos de quarks
Cromodinámica cuántica
una fuerza todavía mayor confina los quarks
“pegamento”
núcleos atómicos fuertemente ligados
quarks
protones y neutrones compuestos de quarks
Cromodinámica cuántica
una fuerza todavía mayor confina los quarks
“pegamento” QCD una teoría muy compleja
núcleos atómicos fuertemente ligados
quarks
protones y neutrones compuestos de quarks
Una equivalencia útil?
equivalencia entre teoríasfundamentales
con preguntas abiertas
QCD*
gravedad
Una equivalencia útil?
equivalencia entre teoríasfundamentales
con preguntas abiertas
es útil ?
QCD*
gravedad
Una equivalencia útil?
equivalencia entre teoríasfundamentales
con preguntas abiertas
es útil ?
QCD*
gravedad
QCD*
gravedad
gravedad
QCD*SI
La paradoja de la información
La paradoja de la información
la radiación solosabe de la temperatura
La paradoja de la información
la información podría permanecer
dentro del horizonte
la radiación solosabe de la temperatura
La paradoja de la información
al radiar el agujeronegro pierde masa
y disminuye
la información podría permanecer
dentro del horizonte
la radiación solosabe de la temperatura
La paradoja de la información
al radiar el agujeronegro pierde masa
y disminuye
si la evaporación es completa, no queda lugar donde lainformación pueda residir
la información podría permanecer
dentro del horizonte
la radiación solosabe de la temperatura
La paradoja de la información
al radiar el agujeronegro pierde masa
y disminuye
si la evaporación es completa, no queda lugar donde lainformación pueda residir
permite gravedad que la información se pierda?
la información podría permanecer
dentro del horizonte
la radiación solosabe de la temperatura
La paradoja de la información
al radiar el agujeronegro pierde masa
y disminuye
si la evaporación es completa, no queda lugar donde lainformación pueda residir
permite gravedad que la información se pierda? no ocurre con las demás interacciones
la información podría permanecer
dentro del horizonte
la radiación solosabe de la temperatura
La paradoja de la información
al radiar el agujeronegro pierde masa
y disminuye
si la evaporación es completa, no queda lugar donde lainformación pueda residir
permite gravedad que la información se pierda? no ocurre con las demás interacciones
la información podría permanecer
dentro del horizonte
la radiación solosabe de la temperatura
la información no se puede perderQCD*
gravedad
La paradoja de la información
al radiar el agujeronegro pierde masa
y disminuye
si la evaporación es completa, no queda lugar donde lainformación pueda residir
permite gravedad que la información se pierda? no ocurre con las demás interacciones
la información podría permanecer
dentro del horizonte
la radiación solosabe de la temperatura
la información no se puede perderQCD*
gravedad
falso!
Holografía aplicada a QCD
cuándo es relavitivad generalen el interior suficiente?
gravedad
QCD*
Holografía aplicada a QCD
constante de Newton (G) + curvatura de la geometría muy pequeñas
cuándo es relavitivad generalen el interior suficiente?
gravedad
QCD*
Holografía aplicada a QCD
constante de Newton (G) + curvatura de la geometría muy pequeñas
cuándo es relavitivad generalen el interior suficiente?
no hay límite a la información
gravedad
QCD*
Holografía aplicada a QCD
constante de Newton (G) + curvatura de la geometría muy pequeñas
cuándo es relavitivad generalen el interior suficiente?
no hay límite a la información
QCD* # colores grande
QCD
gravedad
QCD*
Holografía aplicada a QCD
constante de Newton (G) + curvatura de la geometría muy pequeñas
cuándo es relavitivad generalen el interior suficiente?
no hay límite a la información
QCD* # colores grande
QCD
no
sí
gravedad
QCD*
Holografía aplicada a QCD
constante de Newton (G) + curvatura de la geometría muy pequeñas
cuándo es relavitivad generalen el interior suficiente?
interacción muy fuerte
no hay límite a la información
QCD* # colores grande
QCD
no
sí
gravedad
QCD*
Holografía aplicada a QCD
constante de Newton (G) + curvatura de la geometría muy pequeñas
cuándo es relavitivad generalen el interior suficiente?
interacción muy fuerte
no hay límite a la información
QCD* # colores grande
QCD
no
sí
como en QCD
gravedad
QCD*
El dual de un agujero negro
El dual de un agujero negro
El dual de un agujero negrotemperatura
El dual de un agujero negrotemperatura
QCD*
El dual de un agujero negro
materia nuclearordinaria plasma de
quarks y gluones
temperatura
temperatura
QCD*
El dual de un agujero negro
materia nuclearordinaria plasma de
quarks y gluones
temperatura
temperatura
QCD*
plasma de quarks y gluones*
temperatura = T
El plasma de quarks y gluones
big bangplasma de quarks y gluones
El plasma de quarks y gluones
RHIC, EEUU LHC, CERN
big bangplasma de quarks y gluones
El plasma de quarks y gluones
RHIC, EEUU LHC, CERN
Au Au
Pb Pb
big bangplasma de quarks y gluones
El plasma de quarks y gluones
RHIC, EEUU LHC, CERN
Au Au
Pb Pb
big bangplasma de quarks y gluones
Propiedades del plasma
viscosidad: resistencia a fluir
Propiedades del plasma
viscosidad: resistencia a fluir
viscosidad alta
Propiedades del plasma
viscosidad: resistencia a fluir
el fluido con menor viscosidad!
viscosidad alta
Propiedades del plasma
viscosidad: resistencia a fluir
el fluido con menor viscosidad!
viscosidad alta
acoplo fuerte
Propiedades del plasma
viscosidad: resistencia a fluir descripción holográfica
acción sobre el agujero negro
absorve la perturbacióny recupera el equilibrio
el fluido con menor viscosidad!
viscosidad alta
acoplo fuerte
Propiedades del plasma
viscosidad: resistencia a fluir descripción holográfica
acción sobre el agujero negro
absorve la perturbacióny recupera el equilibrio
el fluido con menor viscosidad!
viscosidad alta
acoplo fuerte
Propiedades del plasma
viscosidad: resistencia a fluir descripción holográfica
acción sobre el agujero negro
absorve la perturbacióny recupera el equilibrio
viscosidad = 1/4π1/4π < visc < 2/4πex
el fluido con menor viscosidad!
viscosidad alta
acoplo fuerte
viscosidad = 1/4π1/4π < visc < 2/4πex
Finale
viscosidad = 1/4π1/4π < visc < 2/4πex
Finale
no hay método alternativo
viscosidad = 1/4π1/4π < visc < 2/4πex
Finale
no hay método alternativo
ha generado un grán interés en holografía
viscosidad = 1/4π1/4π < visc < 2/4πex
Finale
no hay método alternativo
ha generado un grán interés en holografía
viscosidad = 1/4π1/4π < visc < 2/4πex
Finale
no hay método alternativo
ha generado un grán interés en holografía
GRACIAS!