24 de agosto de 2019

La prehistoria de la supersimetría

El físico japonés Hironari Miyazawa propuso en 1966 una simetría entre bariones y mesones; esta supersimetría hadrónica es precursora de la supersimetría entre fermiones y bosones.  Miyazawa generalizó a SU(9) la teoría SU(3) de Sakata (1956), precursora de la vía óctuple de Gell-Mann (1961) y Ne'eman (1961); al triplete bariónico (p, nΛ) de espín 1/2 de Sakata, incorporó un triplete mesónico (K+, K0η) de espín 0, usando un álgebra de Jordan generalizada llamada V(3) para sus 9 transformaciones mutuas; V significaba más allá de unitaria y hoy V(3) sería escrito SU(3|3). En 1968 generalizó este álgebra a V(n,m), o SU(n|m). Berezin y Kac (1970) mostraron que se trataba de álgebras de Lie graduadas, lo que hoy llamamos superálgebras.

Miyazawa se adelantó al descubrimiento de la supersimetría por Gervais y Sakita (1971) en los modelos duales fermiónicos de Ramond (1971), y Neveu y Schwarz (1971), precursores de la teoría de cuerdas. De hecho, los primeros en usar el prefijo super- fueron Gervais y Sakita (1971), que llamaron transformaciones supergauge a lo que hoy llamamos transformaciones supersimétricas.

En paralelo y de forma independiente, Golfand y Likhtman (1971) extendieron el álgebra de Poincaré a un álgebra graduada; el trabajo fue parte de la tesis doctoral de Golfand en 1968, pero se publicó años más tarde. También introdujeron un modelo supersimétrico Volkov y Akulov (1972), que predecía una fermión de espín 3/2. Pero la supersimetría se consolidó con el modelo de Wess y Zumino (1973), y explotó a partir de 1974 como una extensión natural del modelo estándar recién nacido en 1973.

Por cierto, la prehistoria de la supersimetría se adentra mucho antes de Miyazawa. Como nos cuenta Ramond (2014) estaba escondida en dos de las cinco representaciones irreducibles del grupo de Poincaré de Wigner (1937). Tres representaciones describen las partículas físicas, con momento y espín bien definido; pero las otras dos describen objetos no observados en la Naturaleza, con sendas torres infinitas enteras y semienteras de helicidad (la proyección del espín en la dirección del momento). Estas dos representaciones de espín infinito son supersimétricas entre sí, pero fueron ignoradas hasta su redescubrimiento en la década de 1970.

Nos cuentan la historia de la supersimetría Pierre Ramond, «SUSY: the early years (1966–1976),» The European Physical Journal C 74: 2698 (May 2014), doi: 10.1140/epjc/s10052-013-2698-xarXiv:1401.5977 [hep-th] (23 Jan 2014); Evgeny Likhtman, «Around SuSy 1970,» Nucl. Phys. Proc. Suppl. 101: 5-14 (2001), doi: 10.1016/S0920-5632(01)01487-6arXiv:hep-ph/0101209 (18 Jan 2001); y Hironari Miyazawa, «Birth of SuperAlgebra,» in Concise Encyclopedia of Supersymmetry, edited by Steven Duplij, Warren Siegel, Jonathan Bagger, Springer (2004), doi: 10.1007/1-4020-4522-0_4.

Muchos son los artículos que he citado, pero solo quiero destacar los artículos (prehistóricos) de Hironari Miyazawa, «Baryon Number Changing Currents,» Progress of Theoretical Physics 36: 1266-1276 (Dec 1966), doi: 10.1143/PTP.36.1266; y Hironari Miyazawa, «Spinor Currents and Symmetries of Baryons and Mesons,» Physical Review 170: 1586-1590 (Jun 1968), doi: 10.1103/PhysRev.170.1586.

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☛ El artículo completo original de Francisco R. Villatoro lo puedes ver aquí.

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