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Transformaciones y SimetríaSimetría en física

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Hasta ahora, todas las simetrías que observamos eran visuales en cierto sentido: formas, imágenes o patrones visibles. De hecho, la simetría puede ser un concepto mucho más amplio: inmunidad al cambio .

Por ejemplo, si le gusta el jugo de manzana tanto como le gusta el jugo de naranja, entonces su preferencia es "simétrica" bajo la transformación que intercambia manzanas y naranjas.

En 1915, el matemático alemán Emmy Noether observó que algo similar es cierto para las leyes de la naturaleza .

Por ejemplo, nuestra experiencia nos dice que las leyes de la física son las mismas en todo el universo. No importa si realiza un experimento en Londres, en Nueva York o en Marte, las leyes de la física siempre deben ser las mismas. En cierto modo, tienen

Del mismo modo, no debería importar si llevamos a cabo un experimento mientras miramos al norte, al sur, al este o al oeste: las leyes de la naturaleza tienen .

Y finalmente, no debería importar si llevamos a cabo un experimento hoy, mañana o dentro de un año. Las leyes de la naturaleza son "simétricas en el tiempo".

F =GMmr2 F =GMmr2

Estas "simetrías" pueden parecer inicialmente sin sentido, pero en realidad nos pueden decir mucho sobre nuestro universo. Emmy Noether logró demostrar que cada simetría corresponde a una cierta cantidad física que se conserva .

Por ejemplo, la simetría del tiempo implica que la energía debe conservarse en nuestro universo: puede convertir la energía de un tipo a otro (por ejemplo, luz a electricidad), pero nunca puede crear o destruir energía. La cantidad total de energía en el universo siempre se mantendrá constante.

CERN is the world’s largest particle accelerator. Scientists smash together fundamental particles at enormous speeds, to learn more about their properties. Can you see the person at the bottom, for size comparison?

The paths taken by particle fragments after a collision

Resulta que, solo conociendo la simetría, los físicos pueden derivar la mayoría de las leyes de la naturaleza que gobiernan nuestro universo, sin tener que hacer ningún experimento u observación.

La simetría puede incluso predecir la existencia de partículas fundamentales. Un ejemplo es el famoso Bosón de Higgs : fue predicho en la década de 1960 por físicos teóricos, pero no se observó en el mundo real hasta 2012.