Introducción
En estas páginas (redactadas pensando principalmente en estudiantes de primer ciclo, pero quizás útiles también para legos en la materia), se encuentra una descripción somera de las actividades de investigación realizadas en el Departamento de Física Teórica de la UAM. Al principio se realiza una exposición cualitativa (escrita por Enrique Alvarez) sobre el conjunto, incluyéndose posteriormente algunos comentarios más específicos redactados por los profesores que así lo estimaron conveniente. Entre paréntesis figuran los profesores titulares y catedráticos de universidad responsables de las diferentes líneas de investigación; no se han incluído, sin embargo, becarios pre y post-doctorales, profesores visitantes, etc, no porque su contribución no sea esencial, sino por su carácter menos estable.
En el Departamento hay varias líneas básicas de
investigación:
1.-Física de Partículas Elementales
En los laboratorios se consiguen energías tan grandes que se ponen en evidencia los consituyentes elementales de la materia: los quarks, con diferentes ``sabores'', presentes cada uno en tres ``colores'', y cuyos estados ligados constituyen los nucleones (protones y neutrones), además de los piones, etc. Estos quarks se mantienen ``pegados'' en los nucleones debido al intercambio de unas partí culas parecidad a los fotones, llamadas gluones (cuyo intercambio también es responsable de las fuerzas entre los nucleones ellos mismos).
Por otra parte, los electrones no tienen , hasta donde se ha podido investigar, estructura, y junto con los neutrinos electrónicos, partículas sin masa, o con masa muy pequeña, que sólo interaccionan débilmente), completan una de las ``familias'' , la compuesta por partí culasde masa más ligera, del modelo standard. El objetivo de esta investigación es el entender las caracterí sticas básicas de las cuatro interacciones fundamentales, a saber: las dos que tienen manifestaciones clásicas: la electromagnética y la gravitatoria, y las dos que son esencialmente cuánticas, la interacción fuerte, y la interacción débil.
En el camino hacia ese objetivo hay distintas etapas:
1.a.-Física Experimental de Partículas Elementales
(Drs. Albajar, Barreiro, Fernández de Trocóniz,
Hervás, Labarga , del Peso)
Evidentemente, el material esencial son los datos experimentales. Estos se obtienen fundamentalmente en aceleradores de partí culas, en los que , usando potentes campos magnéticos, se aceleran, por ejemplo, electrones y positrones, que se sitúan dando vueltas en unos enormes cí rculos, hasta que se les hace chocar, y, colocando astutamente los detectores, se consiguen inferir las caraterí sticas esenciales de los productos de la colisión.
Los investigadores del Departamento tranbajan regularmente en los experimentos de los dos aceleradores europeos más importantes: DESY cerca de Hamburgo, y el CERN en Ginebra.
1.b.-Fenomenología de Partículas Elementales
(Drs. García-Bellido, Gavela, González-Arroyo, Herrero,
Ibáñez, López, Muñoz, Ynduráin)
Una vez obtenidos trabajosamente los datos experimentales, es esencial
hacerlos hablar; compararlos con las predicciones de diferentes
teorías, contrastar hipótesis , etc. La
investigación en este campo requiere
ser capaz, al mismo tiempo, de entender los datos experimentales, y
proponer
qué modificaciones de las teorías existentes son
necesarias
para explicarlos.
1.c.-Campos y Cuerdas
(Drs. Alvarez, García-Bellido, González-Arroyo,
Ibáñez, Muñoz)
El comparar las teorías con los experimentos no es la
única actividad posible para un físico teórico;
tambien es posible tratar de encontrar condiciones de consistencia
lógicas dentro de las propias teorías, e intentar
adivinar, incluso antes de que existan datos experimentales que lo
requieran, en qué dirección las diferentes interacciones
se unificarán (o no) cuando se sea capaz de explorar distancias
enormemente más pequeñas que lo que es
posible actualmente e incluso especular sobre la posible
armonización de la relatividad general y la mecánica
cuántica.
1.d.-Física de Partículas y Cosmología
(Drs. García-Bellido, González-Arroyo)
1.e-Física de
AstroPartículas
(Drs. Muñoz, Yepes)
2.-Física Nuclear
(Drs. Egido, Poves, Robledo)
A las energí as ordinarias el núcleo atómico aparece como un sistema de neutrones y protones en interacción, (es decir, la subestructura de quarks no es visible) cuyas manifestaciones dinámicas comprenden la mayor parte de las conocidas en sistemas de muchos cuerpos, tales como superfuidez, ruptura de simetrí a, deformaciones,comportamientos aleatorios, caos, etc. Estos comportamientos requieren el desarrollo de modelos muy sofisticados de estructura nuclear.
3.-Astrofísica
El estudio del cosmos en su conjunto, usando las técnicas y aplicando las leyes ordinarias de la fí sica descubiertas en experimentos terrestres, es el objeto de la investigación de este grupo. Obviamente, el primer paso es recoger los datos, este es el objetivo de la
3.1.-Astrofísica Observacional
(Drs. Díaz y Eiroa)
A diferencia de la fí sica terrestre, en la que se pueden hacer experimentos, es decir, modificar las condiciones de contorno, etc, en este campo hay que limitarse a hacer observaciones. Los investigadores del departamento trabajan regularmente en los telescopios de Calar Alto (Almerí a), Roque de los Muchachos (La Palma), Hawaii, Hubble, etc.
3.2.-Estructura a gran escala en el Universo
(Drs. Domínguez Tenreiro, Yepes)
Es bastante notable que exista un modelo (y ,esencialmente, sólo uno) de la evolución del universo a partir del big-bang, que sea compatible con todas las observaciones hasta ahora realizadas. Uno de los puntos menos claros de ese modelo, sin embargo, es el de la formación y evolución de las galaxias, y, más en general, de estructura en el universo.
4.-Historia de la Ciencia
(Dr. Sánchez-Ron)
Desde un punto de vista sistemático tiene gran importancia el estudio de las condiciones de la producción cientí fica, tanto epistemológica (el conocimiento cientí fico caracterizado frente a otras hipotéticas formas de conocimiento) como socialmente, en relación, por ejemplo, con el debatido tema de las relaciones entre ciencia y técnica. Es bien sabido, por demás, que aquellos que se olvidan de su propia historia carecen de la perspectiva adecuada, y tienen más probablilidad de cometer los mismos errores que los que les precedieron.
5.-Fundamentación de la Mecánica Cuántica
(Dr. Sánchez-Gómez)
``Nadie entiende la Mecánica Cuántica'', decí a Feynman. Es difícil entender el proceso de medida sin postular la existencia de un mundo clásico independiente del mundo cuántico. Por otra parte, no se entiende la existencia de ese mundo clásico si la Mecánica Cuántica es realmente una teorí a fundamental. Soluciones realmente bizarras, como la de ``los muchos mundos'', son seriamente consideradas por la comunidad cientí fica.
6.-Redes neuronales
(Dr. Parga)
El estudio de redes neuronales usando técnicas de fí
sica estadí stica ha ayudado a entender mejor el comportamiento
colectivos de sistemas de un gran número de ``procesadores''
simples conectados enetr si. Con la experriencia obtenida de ese modo
actulmente se trata de modelar las diferentes funciones del cerebro. Es
un tema multi-disciplinario al que se ha dao en llamar neoruciencia
computacional.