Una línea de tiempo de la física atómica y subatómica , incluida la física de partículas .
Antigüedad
- Siglo VI-II a. C. Kanada (filósofo) propone que anu es una partícula indestructible de materia, un "átomo"; anu es una abstracción y no observable. [1]
- 430 a. C. [2] Demócrito especula sobre partículas fundamentales indivisibles: las llama " átomos ".
El comienzo de la química
La era de la mecánica cuántica
- 1887 Heinrich Rudolf Hertz descubre el efecto fotoeléctrico que jugará un papel muy importante en el desarrollo de la teoría cuántica con la explicación de Einstein de este efecto en términos de cuantos de luz.
- 1896 Wilhelm Conrad Röntgen descubre los rayos X mientras estudiaba los electrones en el plasma ; al dispersar los rayos X, que se consideraban como «ondas» de radiación electromagnética de alta energía , Arthur Compton podrá demostrar en 1922 el aspecto «partícula» de la radiación electromagnética.
- 1899 Ernest Rutherford descubrió las partículas alfa y beta emitidas por el uranio ;
- 1900 Johannes Rydberg refina la expresión para las longitudes de onda de las líneas de hidrógeno observadas
- 1900 Max Planck enuncia su hipótesis cuántica y la ley de radiación del cuerpo negro.
- 1900 Paul Villard descubre los rayos gamma mientras estudia la desintegración del uranio.
- 1902 Philipp Lenard observa que las energías máximas de los fotoelectrones son independientes de la intensidad de la iluminación, pero dependen de la frecuencia.
- 1905 Albert Einstein explica el efecto fotoeléctrico
- 1906 Charles Barkla descubre que cada elemento tiene unos rayos X característicos y que el grado de penetración de estos rayos X está relacionado con el peso atómico del elemento.
- 1908-1911 Jean Perrin demuestra la existencia de átomos y moléculas con trabajo experimental para probar la explicación teórica de Einstein del movimiento browniano.
- 1909 Ernest Rutherford y Thomas Royds demuestran que las partículas alfa son átomos de helio doblemente ionizados .
- 1909 Hans Geiger y Ernest Marsden descubren desviaciones de grandes ángulos de partículas alfa mediante láminas metálicas delgadas
- 1911 Ernest Rutherford explica el experimento Geiger-Marsden invocando un modelo de átomo nuclear y deriva la sección eficaz de Rutherford.
- 1911 Ştefan Procopiu mide el momento dipolar magnético del electrón
- 1912 Max von Laue sugiere utilizar redes cristalinas para difractar rayos X
- 1912 Walter Friedrich y Paul Knipping difractan rayos X en una blenda de zinc
- 1913 Henry Moseley demuestra que la carga nuclear es la base real para numerar los elementos.
- 1913 Johannes Stark demuestra que los campos eléctricos fuertes dividirán la serie de líneas espectrales de Balmer del hidrógeno.
- 1913 Niels Bohr presenta su modelo cuántico del átomo [3]
- 1913 Robert Millikan mide la unidad fundamental de carga eléctrica
- 1913 William Henry Bragg y William Lawrence Bragg resuelven la condición de Bragg para la fuerte reflexión de rayos X
- 1914 Ernest Rutherford sugiere que el núcleo atómico cargado positivamente contiene protones [4]
- 1914 James Franck y Gustav Hertz observan la excitación atómica
- 1915 Arnold Sommerfeld desarrolla un modelo atómico de Bohr modificado con órbitas elípticas para explicar la estructura fina relativista.
- 1916 Gilbert N. Lewis e Irving Langmuir formulan un modelo de capas electrónicas del enlace químico.
- 1917 Albert Einstein introduce la idea de la emisión de radiación estimulada
- 1918 Ernest Rutherford observa que, cuando se disparan partículas alfa al gas nitrógeno , sus detectores de centelleo muestran las firmas de los núcleos de hidrógeno .
- 1921 Alfred Landé introduce el factor g de Landé
- 1922 Arthur Compton estudia la dispersión de fotones de rayos X por los electrones, demostrando el aspecto de "partícula" de la radiación electromagnética.
- 1922 Otto Stern y Walther Gerlach muestran la " cuantización de espín "
- 1923 Lise Meitner descubre lo que hoy se conoce como el proceso Auger
- 1924 John Lennard-Jones propone una ley de fuerza interatómica semiempírica
- 1924 Louis de Broglie sugiere que los electrones pueden tener propiedades ondulatorias además de sus propiedades de "partícula"; la dualidad onda-partícula se extendió posteriormente a todos los fermiones y bosones.
- 1924 Santiago Antúnez de Mayolo propone un neutrón.
- 1924 Satyendra Bose y Albert Einstein presentan la estadística de Bose-Einstein
- 1925 George Uhlenbeck y Samuel Goudsmit postulan el espín del electrón
- 1925 Pierre Auger descubre el proceso Auger (2 años después de Lise Meitner )
- 1925 Werner Heisenberg , Max Born y Pascual Jordan formulan la mecánica matricial cuántica
- 1925 Wolfgang Pauli enuncia el principio de exclusión cuántica para los electrones.
- 1926 Enrico Fermi descubre la conexión espín-estadística para partículas que ahora se llaman «fermiones», como el electrón (de espín 1/2 ).
- 1926 Erwin Schrödinger demuestra que las formulaciones ondulatorias y matriciales de la teoría cuántica son matemáticamente equivalentes
- 1926 Erwin Schrödinger enuncia su ecuación de onda cuántica no relativista y formula la mecánica ondulatoria cuántica.
- 1926 Gilbert N. Lewis introduce el término " fotón ", considerado por él como " el portador de energía radiante " . [5] [6]
- 1926 Oskar Klein y Walter Gordon formulan su ecuación de onda cuántica relativista, ahora la ecuación de Klein-Gordon
- 1926 Paul Dirac introduce la estadística de Fermi-Dirac
- 1927 Charles Drummond Ellis (junto con James Chadwick y colegas) finalmente establece claramente que el espectro de desintegración beta es de hecho continuo y no discreto, planteando un problema que luego se resolvería teorizando (y posteriormente descubriendo) la existencia del neutrino .
- 1927 Clinton Davisson , Lester Germer y George Paget Thomson confirman la naturaleza ondulatoria de los electrones [7]
- 1927 Thomas y Fermi desarrollan el modelo Thomas-Fermi
- 1927 Max Born interpreta la naturaleza probabilística de las funciones de onda
- 1927 Max Born y Robert Oppenheimer introducen la aproximación de Born-Oppenheimer
- 1927 Walter Heitler y Fritz London introducen los conceptos de la teoría del enlace de valencia y los aplican a la molécula de hidrógeno .
- 1927 Werner Heisenberg enuncia el principio de incertidumbre cuántica
- 1928 Chandrasekhara Raman estudia la dispersión óptica de fotones por electrones
- 1928 Charles G. Darwin y Walter Gordon resuelven la ecuación de Dirac para un potencial de Coulomb
- 1928 Friedrich Hund y Robert S. Mulliken introducen el concepto de orbital molecular.
- 1928 Paul Dirac enuncia la ecuación de Dirac
- 1929 Nevill Mott deriva la sección eficaz de Mott para la dispersión de Coulomb de los electrones relativistas
- 1929 Oskar Klein descubre la paradoja de Klein
- 1929 Oskar Klein y Yoshio Nishina derivan la sección eficaz de Klein-Nishina para la dispersión de fotones de alta energía por electrones
- 1930 Wolfgang Pauli postuló el neutrino para explicar el espectro energético de las desintegraciones beta ;
- 1930 Erwin Schrödinger predice el movimiento zitterbewegung
- 1930 Fritz London explica que las fuerzas de van der Waals se deben a los momentos dipolares fluctuantes que interactúan entre las moléculas.
- 1930 Paul Dirac introduce la teoría del electrón-hueco
- 1931 Harold Urey descubre el deuterio utilizando técnicas de concentración por evaporación y espectroscopia.
- 1931 Irène Joliot-Curie y Frédéric Joliot observan pero malinterpretan la dispersión de neutrones en parafina.
- 1931 John Lennard-Jones propone el potencial interatómico de Lennard-Jones
- 1931 Linus Pauling descubre el enlace por resonancia y lo utiliza para explicar la alta estabilidad de las moléculas planares simétricas.
- 1931 Paul Dirac demuestra que la cuantificación de carga puede explicarse si existen monopolos magnéticos
- 1931 Wolfgang Pauli propone la hipótesis del neutrino para explicar la aparente violación de la conservación de la energía en la desintegración beta.
- 1932 Carl D. Anderson descubre el positrón
- 1932 James Chadwick descubre el neutrón
- 1932 John Cockcroft y Ernest Walton dividieron los núcleos de litio y boro mediante bombardeo de protones.
- 1932 Werner Heisenberg presenta el modelo protón-neutrón del núcleo y lo utiliza para explicar los isótopos.
- 1933 Ernst Stueckelberg (1932), Lev Landau (1932) y Clarence Zener descubren la transición Landau-Zener
- 1933 Max Delbrück sugiere que los efectos cuánticos harán que los fotones se dispersen por un campo eléctrico externo.
- 1934 Enrico Fermi publica un modelo muy exitoso de desintegración beta en el que se produjeron neutrinos.
- 1934 Enrico Fermi sugiere bombardear átomos de uranio con neutrones para crear un elemento de 93 protones.
- 1934 Irène Joliot-Curie y Frédéric Joliot bombardean átomos de aluminio con partículas alfa para crear fósforo-30 artificialmente radiactivo.
- 1934 Leó Szilárd se da cuenta de que pueden ser posibles reacciones nucleares en cadena
- 1934 Lev Landau le dice a Edward Teller que las moléculas no lineales pueden tener modos vibracionales que eliminan la degeneración de un estado orbitalmente degenerado ( efecto Jahn-Teller ).
- 1934 Pavel Cherenkov informa que la luz es emitida por partículas relativistas que viajan en un líquido no centelleante.
- 1935 Albert Einstein , Boris Podolsky y Nathan Rosen propusieron la paradoja EPR
- 1935 Henry Eyring desarrolla la teoría del estado de transición
- 1935 Hideki Yukawa presenta una teoría de la fuerza nuclear y predice el mesón escalar .
- 1935 Niels Bohr presenta su análisis de la paradoja EPR
- 1936 Carl D. Anderson descubrió el muón mientras estudiaba la radiación cósmica ;
- 1936 Alexandru Proca formula las ecuaciones de campo cuánticas relativistas para un mesón vectorial masivo de espín 1 como base para las fuerzas nucleares.
- 1936 Eugene Wigner desarrolla la teoría de la absorción de neutrones por los núcleos atómicos.
- 1936 Hermann Arthur Jahn y Edward Teller presentan su estudio sistemático de los tipos de simetría para los que se espera el efecto Jahn-Teller [8]
- 1937 Carl Anderson demuestra experimentalmente la existencia del pión predicha por la teoría de Yukawa.
- 1937 Hans Hellmann descubre el teorema de Hellmann-Feynman
- 1937 Seth Neddermeyer , Carl Anderson , JC Street y EC Stevenson descubren muones utilizando mediciones de rayos cósmicos en una cámara de nubes
- 1939 Lise Meitner y Otto Robert Frisch determinan que se está produciendo fisión nuclear en los experimentos de Hahn-Strassmann
- 1939 Otto Hahn y Fritz Strassmann bombardean sales de uranio con neutrones térmicos y descubren bario entre los productos de la reacción.
- 1939 Richard Feynman descubre el teorema de Hellmann-Feynman
- 1942 Enrico Fermi realiza la primera reacción nuclear en cadena controlada
- 1942 Ernst Stueckelberg introduce el propagador en la teoría de positrones e interpreta los positrones como electrones de energía negativa que se mueven hacia atrás a través del espacio-tiempo.
Teoría cuántica de campos
- 1947 George Dixon Rochester y Clifford Charles Butler descubrieron el kaón , la primera partícula extraña ;
- 1947 Cecil Powell , César Lattes y Giuseppe Occhialini descubren el mesón pi estudiando las trayectorias de los rayos cósmicos
- 1947 Richard Feynman presenta su enfoque propagador de la electrodinámica cuántica [9]
- 1947 Willis Lamb y Robert Retherford miden el desplazamiento Lamb-Retherford
- 1948 Hendrik Casimir predice una fuerza de Casimir atractiva rudimentaria sobre un condensador de placas paralelas
- 1951 Martin Deutsch descubre el positronio
- 1952 David Bohm propone su interpretación de la mecánica cuántica
- 1953 Robert Wilson observa la dispersión de Delbruck de rayos gamma de 1,33 MeV por los campos eléctricos de los núcleos de plomo.
- 1953 Charles H. Townes, en colaboración con JP Gordon y HJ Zeiger, construye el primer máser de amoníaco.
- 1954 Chen Ning Yang y Robert Mills investigan una teoría del isospín hadrónico al exigir la invariancia de calibre local bajo rotaciones del espacio de espín isotópico , la primera teoría de calibre no abeliana
- 1955 Owen Chamberlain , Emilio Segrè , Clyde Wiegand y Thomas Ypsilantis descubren el antiprotón.
- 1955 y 1956 Murray Gell-Mann y Kazuhiko Nishijima derivan independientemente la fórmula Gell-Mann-Nishijima , que relaciona el número bariónico , la extrañeza y el isospín de los hadrones con la carga, lo que finalmente conduce a la categorización sistemática de los hadrones y, en última instancia, al modelo de quarks de la composición de los hadrones.
- 1956 Clyde Cowan y Frederick Reines descubrieron el neutrino (electrónico) ;
- 1956 Chen Ning Yang y Tsung Lee proponen la violación de la paridad por la fuerza nuclear débil
- 1956 Chien Shiung Wu descubre la violación de la paridad por la fuerza débil en la descomposición del cobalto.
- 1956 Frederick Reines y Clyde Cowan detectan antineutrino
- 1957 Bruno Pontecorvo postuló la oscilación del sabor;
- 1957 Gerhart Luders demuestra el teorema CPT
- 1957 Richard Feynman , Murray Gell-Mann , Robert Marshak y ECG Sudarshan proponen un lagrangiano vectorial/vector axial (VA) para interacciones débiles. [10] [11] [12] [13] [14] [15]
- 1958 Marcus Sparnaay confirma experimentalmente el efecto Casimir
- 1959 Yakir Aharonov y David Bohm predicen el efecto Aharonov-Bohm
- 1960 RG Chambers confirma experimentalmente el efecto Aharonov-Bohm [16]
- 1961 Jeffrey Goldstone considera la ruptura de la simetría de fase global
- 1961 Murray Gell-Mann y Yuval Ne'eman descubren los patrones del Óctuple Camino , el grupo SU(3)
- 1962 Leon Lederman demuestra que el neutrino electrónico es distinto del neutrino muónico.
- 1963 Eugene Wigner descubre el papel fundamental que desempeñan las simetrías cuánticas en átomos y moléculas.
La formación y los éxitos del Modelo Estándar
- 1963 Nicola Cabibbo desarrolla la matriz matemática mediante la cual se pueden predecir las dos primeras (y finalmente tres) generaciones de quarks.
- 1964 Murray Gell-Mann y George Zweig proponen el modelo quark/ases [17] [18]
- 1964 François Englert , Robert Brout , Peter Higgs , Gerald Guralnik , CR Hagen y Tom Kibble postulan que un campo cuántico fundamental, ahora llamado campo de Higgs , permea el espacio y, a través del mecanismo de Higgs , proporciona masa a todas las partículas subatómicas elementales que interactúan con él. Si bien se postula que el campo de Higgs confiere masa a los quarks y leptones, representa solo una pequeña porción de las masas de otras partículas subatómicas, como los protones y los neutrones. En estos, los gluones que unen a los quarks confieren la mayor parte de la masa de la partícula. El resultado es obtenido de forma independiente por tres grupos: François Englert y Robert Brout; Peter Higgs, trabajando a partir de las ideas de Philip Anderson; y Gerald Guralnik, CR Hagen y Tom Kibble. [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25]
- 1964 Murray Gell-Mann y George Zweig proponen de forma independiente el modelo de quarks de los hadrones, prediciendo los quarks arbitrariamente denominados up , down y strange . A Gell-Mann se le atribuye la invención del término quark , que encontró en el libro Finnegans Wake de James Joyce .
- 1964 Sheldon Glashow y James Bjorken predicen la existencia del quark charm. Se propone la adición porque permite una mejor descripción de la interacción débil (el mecanismo que permite que los quarks y otras partículas se desintegren), iguala el número de quarks conocidos con el número de leptones conocidos e implica una fórmula de masa que reproduce correctamente las masas de los mesones conocidos .
- 1964 John Stewart Bell demuestra que todas las teorías de variables ocultas locales deben satisfacer la desigualdad de Bell
- 1964 Peter Higgs considera la ruptura de la simetría de fase local
- 1964 Val Fitch y James Cronin observan la violación de CP por la fuerza débil en la desintegración de los mesones K
- 1967 Bruno Pontecorvo postuló la oscilación de neutrinos ;
- 1967 Steven Weinberg y Abdus Salam publican artículos en los que describen la teoría de Yang-Mills utilizando el grupo de supersimetría SU(2) XU(1) , obteniendo así una masa para la partícula W de la interacción débil a través de la ruptura espontánea de la simetría .
- 1967 Steven Weinberg propone su modelo electrodébil de leptones [26] [27]
- 1968 Universidad de Stanford : Los experimentos de dispersión inelástica profunda en el Centro del Acelerador Lineal de Stanford (SLAC) muestran que el protón contiene objetos mucho más pequeños y puntuales y, por lo tanto, no es una partícula elemental. Los físicos de la época se muestran reacios a identificar estos objetos con quarks , y los llaman en su lugar partones , un término acuñado por Richard Feynman. Los objetos que se observan en el SLAC se identificarán más tarde como quarks up y down . Sin embargo, "partón" sigue utilizándose como término colectivo para los constituyentes de los hadrones (quarks, antiquarks y gluones ). La existencia del quark extraño está indirectamente validada por los experimentos de dispersión del SLAC: no solo es un componente necesario del modelo de tres quarks de Gell-Mann y Zweig, sino que proporciona una explicación para los hadrones kaón (K) y pión (π) descubiertos en los rayos cósmicos en 1947.
- 1969 John Clauser , Michael Horne , Abner Shimony y Richard Holt proponen una prueba de correlación de polarización de la desigualdad de Bell
- 1970 Sheldon Glashow , John Iliopoulos y Luciano Maiani proponen el quark encanto
- 1971 Gerard 't Hooft demuestra que el modelo electrodébil de Glashow-Salam-Weinberg puede renormalizarse [28]
- 1972 Stuart Freedman y John Clauser realizan la primera prueba de correlación de polarización de la desigualdad de Bell
- 1973 Frank Anthony Wilczek descubre la libertad asintótica del quark en la teoría de interacciones fuertes; recibe la Medalla Lorentz en 2002 y el Premio Nobel de Física en 2004 por su descubrimiento y sus posteriores contribuciones a la cromodinámica cuántica . [29]
- 1973 Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa señalan que la observación experimental de la violación de CP puede explicarse si existe un par adicional de quarks . Los dos nuevos quarks se denominan top y bottom .
- 1973 David Politzer y Frank Anthony Wilczek proponen la libertad asintótica de los quarks [18]
- 1974 Burton Richter y Samuel Ting : En noviembre de 1974, dos equipos producen quarks charm casi simultáneamente (véase November Revolution ): uno en SLAC bajo la dirección de Burton Richter y otro en Brookhaven National Laboratory bajo la dirección de Samuel Ting. Se observa que los quarks charm están ligados a antiquarks charm en mesones . Las dos partes descubridoras asignan independientemente al mesón descubierto dos símbolos diferentes, J y ψ; por lo tanto, se lo conoce formalmente como mesón J/ψ . El descubrimiento finalmente convence a la comunidad de físicos de la validez del modelo de quarks.
- 1974 Robert J. Buenker y Sigrid D. Peyerimhoff introducen el método de interacción de configuración multireferencia .
- 1975 Martin Perl descubre el leptón tau
- 1977 Leon Lederman observa el quark bottom con su equipo en Fermilab . [30] Este descubrimiento es un fuerte indicador de la existencia del quark top : sin el quark top, el quark bottom no tendría un compañero que es requerido por las matemáticas de la teoría.
- 1977 Martin Lewis Perl descubrió el leptón tau después de una serie de experimentos;
- 1977 Steve Herb encuentra la resonancia upsilon que implica la existencia del quark beauty/bottom
- 1979 Gluón observado indirectamente en eventos de tres chorros en DESY ;
- 1982 Alain Aspect , J. Dalibard y G. Roger realizan una prueba de correlación de polarización de la desigualdad de Bell que descarta la comunicación polarizadora conspirativa.
- 1983 Carlo Rubbia y Simon van der Meer descubrieron los bosones W y Z ;
- 1983 Carlo Rubbia , Simon van der Meer y la colaboración CERN UA-1 encuentran los bosones vectoriales intermedios W y Z [31]
- 1989 El ancho de resonancia del bosón vectorial intermedio Z indica tres generaciones de quarks y leptones
- 1994 El experimento del barril de cristal LEAR del CERN justifica la existencia de bolas de pegamento ( mesones exóticos ).
- 1995 Un equipo del Fermilab finalmente observa el quark top después de 18 años de búsqueda. [30] Tiene una masa mucho mayor de lo que se esperaba anteriormente: casi tan grande como un átomo de oro.
- 1995 Los experimentos D0 y CDF en el Tevatron del Fermilab descubren el quark top .
- 1998 – El detector Super-Kamiokande (Japón) informa sobre evidencia experimental de oscilaciones de neutrinos , lo que implica que al menos un neutrino tiene masa. [32]
- 1998 Super-Kamiokande (Japón) observa evidencia de oscilaciones de neutrinos , lo que implica que al menos un neutrino tiene masa.
- 1999 Ahmed Zewail gana el premio Nobel de química por su trabajo sobre femtoquímica para átomos y moléculas. [33]
- 2000 científicos del Fermilab anuncian la primera evidencia directa del neutrino tau , el tercer tipo de neutrino en la física de partículas. [30]
- En 2000, el CERN anunció el plasma de quarks y gluones , una nueva fase de la materia. [34]
- 2001 El Observatorio de Neutrinos de Sudbury (Canadá) confirma la existencia de oscilaciones de neutrinos. Lene Hau detiene completamente un haz de luz en un condensado de Bose-Einstein . [35]
- 2001 El Observatorio de Neutrinos de Sudbury (Canadá) confirma la existencia de oscilaciones de neutrinos .
- En 2005, el acelerador RHIC del Laboratorio Nacional de Brookhaven genera un fluido “perfecto”, tal vez el plasma de quarks y gluones . [36]
- 2010 El Gran Colisionador de Hadrones del CERN comienza a funcionar con el objetivo principal de buscar el bosón de Higgs .
- Partícula similar al bosón de Higgs descubierta en 2012 en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN . [37]
- 2014 El experimento LHCb observa partículas consistentes con tetraquarks y pentaquarks [38]
- 2014 El experimento T2K y OPERA observan la aparición de neutrinos electrónicos y neutrinos Tau en un haz de neutrinos muónicos [39] [40]
Véase también
Referencias
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Enlaces externos
- Sitio web oficial de Alain Connes con artículos descargables.
- Modelo estándar de Alain Connes.
- Una historia de la mecánica cuántica Archivado el 28 de octubre de 2019 en Wayback Machine
- Una breve historia de la mecánica cuántica