Erick J. Weinberg (nacido el 29 de agosto de 1947) es un físico teórico y profesor de física en la Universidad de Columbia .
Weinberg recibió su licenciatura en Manhattan College en 1968. Obtuvo su doctorado. de la Universidad de Harvard en 1973 [2] bajo la supervisión de Sidney Coleman , con quien descubrió el mecanismo de Coleman-Weinberg para la ruptura espontánea de la simetría en la teoría cuántica de campos . Weinberg trabaja en varias ramas de la teoría de altas energías, incluidos los agujeros negros , los vórtices , la teoría de Chern-Simons , los monopolos magnéticos en las teorías de calibre y la inflación cósmica . También se desempeña como editor de Physical Review D , así como académico visitante del Instituto Coreano de Estudios Avanzados (KIAS). [3]
Después de recibir su doctorado, Weinberg fue al Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, Nueva Jersey, como investigador postdoctoral. En 1975, se convirtió en profesor asistente de física en la Universidad de Columbia. Fue ascendido a profesor titular en 1987. De 2002 a 2006, Weinberg se desempeñó como presidente del departamento de física de la Universidad de Columbia. Weinberg sigue investigando activamente los monopolos BPS y la descomposición del vacío .
Weinberg ha trabajado en varias ramas de la física teórica de altas energías, incluida la teoría de la ruptura espontánea de la simetría , la inflación , la teoría de los solitones supersimétricos y la teoría de la desintegración del vacío mediante la nucleación de burbujas cuánticas/térmicas.
La ruptura espontánea de simetría ocurre en una teoría cuando el estado con menor energía no tiene tantas simetrías como la teoría misma, por lo tanto se ven vacíos degenerados conectados por el cociente entre la simetría de la teoría y la simetría del estado, y la partícula El espectro se clasifica por el grupo de simetría del estado de menor energía (vacío). En el caso de que el cociente pueda parametrizarse mediante parámetros continuos, las fluctuaciones locales de estos parámetros pueden considerarse excitaciones bosónicas (si la simetría es bosónica), generalmente llamadas bosón de Goldstone , lo que tiene profundas implicaciones. Cuando se acoplan a campos de calibre, estos bosones se mezclan con las polarizaciones longitudinales de los campos de calibre y dan masa a los campos, así es como funciona el mecanismo de Higgs .
Por lo general, la forma de realizar una ruptura espontánea de simetría es introducir un campo escalar que tenga un parámetro de masa taquiónica, de manera clásica, luego el vacío clásico es la solución que permanece en el fondo del potencial, con la principal contribución cuántica del principio de incertidumbre. el vacío puede verse como un paquete de ondas gaussianas alrededor del punto más bajo del potencial.
La posibilidad señalada por Coleman y E.Weinberg es que, incluso en el nivel clásico, uno ajusta la masa del campo escalar a cero, la corrección cuántica es capaz de modificar el potencial efectivo, girando el punto que goza de toda la simetría del teoría desde un mínimo local a un máximo, y generar nuevos mínimos (vacío) en configuraciones con menos simetría. Por tanto, la ruptura espontánea de la simetría puede tener un origen cuántico puro.
Otro punto importante sobre el mecanismo es que el potencial permanece plano con la corrección cuántica, si introducimos un contratérmino apropiado para cancelar la renormalización de masa, con la transición mínimo/máximo inducida por un término similar a un registro,
Por lo tanto, ofrece un terreno natural para la idea de inflación lenta introducida por Linde, Albrecht y Steinhardt, que todavía desempeña el papel dominante entre las teorías del universo temprano.
En el artículo original de Coleman-Weinberg, así como en la tesis de Erick Weinberg, Coleman y Weinberg discutieron la renormalización de los acoplamientos en varias teorías e introdujeron el concepto de "transmutación dimensional": la ejecución de constantes de acoplamiento produce algún acoplamiento. determinada por una escala de energía arbitraria, por lo tanto, aunque clásicamente se parte de una teoría en la que hay varias constantes arbitrarias adimensionales, se termina con una teoría con un parámetro dimensional arbitrario.
En un artículo con Alan Guth , [4] Erick Weinberg discutió la posibilidad de poner fin a la inflación con la termalización de las burbujas de vacío en una transición de fase cosmológica .
La propuesta original de la inflación es que la fase de crecimiento exponencial termina mediante la nucleación de burbujas de Coleman-de Luccia con baja energía de vacío, estas burbujas chocan y se termalizan, dejando un universo homogéneo con alta temperatura. Sin embargo, a medida que el crecimiento exponencial del universo cercano a De Sitter diluye las burbujas nucleadas, no es obvio que las burbujas realmente se fusionen; de hecho, Guth y Weinberg demostraron las siguientes afirmaciones:
La segunda afirmación sugiere que en una coordenada fija cualquier burbuja elegida sería la más grande de su propio grupo, pero esta es una afirmación que depende de las coordenadas; después de elegir la burbuja, siempre se puede encontrar otra coordenada en la que haya burbujas más grandes en el mismo grupo. .
Según estas afirmaciones, si la tasa de nucleación de las burbujas es pequeña, terminaremos con burbujas que forman grupos y no chocarán entre sí, con el calor liberado por la desintegración del vacío almacenado en las paredes del dominio, bastante diferente de lo que ocurre con las burbujas. El Big-Bang caliente comienza desde.
Este problema, denominado "problema de salida elegante", discutido independientemente más tarde por Hawking, Moss y Stewart [5] , luego resuelto mediante la propuesta de nueva inflación de Linde, [6] Abrecht y Steinhardt, [7] que hace uso de Coleman-Weinberg. mecanismo para generar el potencial de inflación que satisfaga las condiciones de rotación lenta.
La existencia de monopolos magnéticos ha sido durante mucho tiempo una posibilidad interesante y profunda. Estos solitones podrían potencialmente explicar la cuantificación de la carga eléctrica, como señaló Dirac; pueden surgir como soluciones clásicas en las teorías de calibre, como señalaron Polyakov y 't Hooft; y la incapacidad de detectarlos es una de las motivaciones para proponer un período de inflación antes de la fase caliente del Big-Bang.
La dinámica de las soluciones monopolares magnéticas es especialmente simple cuando la teoría está en el límite BPS, cuando puede ampliarse para incluir sectores fermiónicos para formar una teoría supersimétrica. En estos casos, las soluciones multimonopolo se pueden obtener explícitamente, los monopolos en un sistema son básicamente libres porque la interacción mediada por el campo de Higgs es cancelada por la interacción de calibre. en el caso de un grupo de calibre dividido al máximo en , la solución multimonopolo puede verse como partículas que interactúan débilmente, cada una con un factor de fase; por lo tanto, al considerar los procesos de baja energía, el número total de grados de libertad para n monopolos es 4n, en espacio-tiempo de 4 dimensiones: 3 para la posición espacial y uno para el factor de fase. La dinámica se puede reducir al movimiento dentro de un espacio de 4n dimensiones con una métrica no trivial de las interacciones entre los monopolos, la llamada "aproximación del espacio de módulos".
Erick Weinberg, con Kimyeong Lee y Piljin Yi, hicieron un cálculo para la métrica espacial de módulos en el caso de monopolos bien separados, con un grupo arbitrario de calibre compacto grande dividido al máximo en productos de U(1), y argumentó que en En algunos casos, la métrica puede ser exacta, válida para sistemas monopolares abarrotados. Este cálculo se conoce como "métrica de Lee-Weinberg-Yi".
