Física fundamental y del grafeno

Abstract

The purpose of this thesis is to show that there is a strong connection between graphene physics and particle physics under extreme conditions (finite temperature and density, as well as in the presence of external magnetic elds). These conditions are commonly observed in heavy ion collision experiments such as in RHIC and ALICE and in natural sources such as compact stars, which study the di erent phases that hadronic matter has experienced since the first moments of the Big Bang. It should be noted that the inclusion of temperature, density and / or magnetic elds gives rise to a dimensional reduction in the corresponding quantum eld theory (QFT), therefore the theory of low energies in graphene, Quantum Electrodynamics in the plane (QED3) and the Quantum chromodynamics (QCD) are related in di erent ways. In this work, we review some aspects of particle physics that are relevant for heavy ion experiments, studying di erent characteristics of the graphene fermion dynamics with the intention of providing tools for the study of QCD but within the scope of Standard laboratories of condensed matter without the need to resort to large accelerators or sophisticated particle detectors.

La intención de esta tesis es mostrar que existe una fuerte conexión (un puente) entre la física del grafeno y la física de partículas bajo condiciones extremas (temperatura y densidad finitas, así como en presencia de campos magn éticos externos). Estas condiciones se observan comúnmente en experimentos de colisiones de iones pesados como en RHIC y ALICE y en fuentes naturales como estrellas compactas, donde se estudian las distintas fases que la materia hadrónica ha experimentado desde los primeros instantes del Big-Bang. Cabe destacar que la inclusión de temperatura, densidad y/o campos magnéticos da origen a una reducción dimensional en la teoría de campos cuánticos (QFT) correspondiente, por lo tanto, la teoría de bajas energías en grafeno, la Electrodin ámica Cuántica en el plano (QED3) y la Cromodinámica Cuántica (QCD) se relacionan de distintas maneras. En este trabajo, revisamos algunos aspectos de la física de partículas que son relevantes para los experimentos de iones pesados, estudiando distintas características de la dinámica de los fermiones en el grafeno con la intención de proveer herramientas para el estudio de la QCD pero al alcance de un laboratorio estándar de materia condensada sin la necesidad de recurrir a grandes aceleradores o so sticados detectores de partículas.