Teoria De Las Cuerdas

Artículo publicado en
Investigación y Ciencia,
n.o 397

FUTURO

La teoría de cuerdas
y el LHC
La teoría de cuerdas es la candidata más firme a teoría unificada de
las interacciones de la naturaleza. El Gran Colisionador de Hadrones
podría dar importante información experimental sobre su validez
Luis E. Ibáñez

Según la teoría de cuerdas, las partículas fundamentales del
modeloestándar serían vibraciones de energía de cuerdas
abiertas de muy pequeño tamaño, mientras que la gravitación
surgiría de las vibraciones de cuerdas cerradas. ¿existe alguna posibilidad de comprobar esta hipótesis en un acelerador
de partículas?

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La consistencia matemática de la teoría de
cuerdas requiere que cumpla una propiedad: la
supersimetría. esta despeja tambiénproblemas
del modelo estándar relativos a la partícula de
Higgs, que dota de masa al resto de partículas
elementales.

La supersimetría predice la existencia de una serie
de partículas; entre ellas, los neutralinos, cuya
existencia se manifestaría por una aparente no
conservación de la energía. su detección en el LHc
del cern sería un indicio de la validez de la teoría
de cuerdas.

1erTrimestre 2011

cms-cern

EN SÍNTESIS

Se suele suponer que la teoría de cuerdas no se podrá comprobar en un acelerador de partículas porque las energías a las que
la estructura de cuerdas de la materia se manifestaría son demasiado altas. Si se cumpliesen ciertas condiciones, sin embargo,
caerían quizá dentro de lo que el nuevo Gran Acelerador de Ha-

L

a búsqueda de los constituyentesúltimos de
la materia ha significado una de las aventuras
intelectuales más importantes del siglo xx. En
el pasado siglo se construyeron los tres pilares
básicos de la física moderna: la mecánica
cuántica, la teoría de la relatividad y la gravitación de Einstein. Se descubrió también la
existencia de cuatro interacciones fundamentales en la naturaleza: fuerzas nucleares débiles fuertes, lainteracción electromagnética y la gravitatoria.
El denominado modelo estándar de la física de partículas
describe de forma satisfactoria, combinando mecánica cuántica y relatividad, todos los resultados experimentales relativos a
las interacciones fuertes, débiles y electromagnéticas. Y no solo
eso. En cosmología, la teoría de la gran explosión, basada en la
gravitación de Einstein, permiteentender un buen número de
las propiedades observadas en el universo.

InvestigacionyCiencia.es

drones (LHC) del CERN alcanzará. Pero aunque no fuera así, el
descubrimiento de una nueva clase de partículas, las partículas
supersimétricas, respaldaría en parte la validez de la teoría de
cuerdas. En estas fotografías se ve uno de los detectores del LHC,
el Solenoide Compacto de Muones.

Lo queya sabemos

Recordemos que la materia está constituida por partículas llamadas fermiones, que son de dos tipos, quarks (que interaccionan fuertemente) y leptones (que no interaccionan fuertemente). La materia usual, la que conocemos en la experiencia
cotidiana, está constituida exclusivamente por dos tipos de quarks,
arriba y abajo, y dos tipos de leptones: el electrón y su neutrino
ne. Todolo que observamos (incluyéndonos nosotros mismos) está
formado por esos ingredientes. Estas cuatro partículas forman lo
que se llama la «primera generación» de quarks y leptones. Además, existe una segunda generación (los quarks c y s; el muon y
su neutrino nm) y una tercera (quarks t y b; el t y su neutrino nt).
Estas dos últimas generaciones son partículas inestables y solo
se handetectado por producción en aceleradores, o bien (algunas de ellas) en rayos cósmicos que chocan contra la Tierra.
De resultados obtenidos en aceleradores o de tipo cosmológico parece seguirse que solo existen estas tres generaciones de

Universo cuántico 85

Partícula
+
Armónicos

+ Energía

partículas. Además, se sabe que las tres generaciones son elementales en el sentido de que no...