“Física de alta energía” es básicamente un sinónimo de “física de partículas” que surgió en la década de 1950 o 1960.
Las leyes efectivas de la física pueden organizarse según la energía. Cuando estamos interesados en fenómenos de baja energía, no necesitamos conocer los detalles de la física de alta energía.
La física de alta energía en particular se refiere a las leyes y fenómenos con energías más altas que las que se ven en los procesos naturales cerca de la Tierra, incluidas las reacciones nucleares. Entonces, la física de alta energía debe incluir “todo con energías superiores a las de la física nuclear”. Esta definición también explica otro sinónimo, “física subnuclear”.
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Nominalmente, la energía debe ser aproximadamente mayor que 1 GeV (un gigaelectronvolts) para ser contada como física de alta energía. Las energías por debajo de 1 GeV, especialmente aquellas alrededor de varios MeV, son típicas de los procesos en física nuclear que pueden ocurrir de forma bastante natural, incluida la desintegración radiactiva. Por encima de 1 GeV (que es aproximadamente la energía latente de un protón almacenado en su masa a través de E = mc ^ 2), uno necesita aceleradores hechos por el hombre, y esa es otra condición aproximada para definir dónde comienza la física de alta energía. Una vez que comience a necesitar aceleradores en lugar de isótopos en descomposición natural, etc., comenzará a estudiar física de alta energía.
No hay un punto de corte agudo donde termine la física de alta energía, pero 1 GeV estaría lo suficientemente cerca de la definición de todos. Bueno, es plausible que alguien diga 100 MeV o, por el contrario, 10 GeV. Además, 1 GeV es posiblemente la unidad más “familiar” de físicos de alta energía que podrían citar. 13 TeV, la energía del centro de masa del LHC, está “segura” por encima del límite inferior donde comienza la física de alta energía. Seguramente se considera física de alta energía. Al menos las tres especies de quark más pesadas, el bosón de Higgs y los bosones W y Z requieren la creación de física de alta energía.
Cuando pregunta sobre el valor nominal, también debe preguntar “qué componente o combinación de energías” se debe comparar con el valor numérico. Entonces, el límite de 1 GeV mencionado anteriormente se refería a cantidades tales como la transferencia de impulso multiplicada por la velocidad de la luz, E = qc , para obtener las unidades de energía. Cuando las partículas colisionan a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, como los protones en el LHC, la energía del centro de masa es igualmente buena. La transferencia de impulso es particularmente natural porque su inverso multiplicado por la constante de Planck determina la escala de distancia, la resolución que las colisiones pueden sondear.
Entonces, el LHC, y la mayoría de los otros aceleradores, mucho más débiles, están haciendo física de alta energía porque la energía del centro de masa de las partículas en colisión (que están cerca de la velocidad de la luz) excede 1 GeV más o menos.
