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Practica 3

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9/21/2014

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Por una teoría de cuerdas unificadora
¿De qué está formado el Universo? A pesar de los tremendos éxitos de la física de partículas y la cosmología, hay razones para pensar que aún no lo sabemos. Sin embargo, se han desarrollado diversas teorías y modelos que tratan de explicarlo, tales como la teoría de cuerdas.
Esta teoríasurge en 1970 por los trabajos realizados por Yoichiro Nambu, de la Universidad de Chicago; Holger Nielsen, del Niels Bohr Institute; y Leonard Susskind, de la Universidad de Stanford, en los que mostraron que si se representa a las partículas elementales como pequeñas cuerdas unidimensionales vibratorias es posible entender las interacciones nucleares.
La teoría supone que todas las partículas quecomponen la materia (quarks y leptones) están formadas por cuerdas infinitamente pequeñas que son capaces de vibrar de diferentes modos aparentando ser diferentes partículas tal como lo hacen las cuerdas de guitarra generan: al vibrar, cada tono representaría una partícula distinta con sus muy diversas características.
A la fecha, la teoría de cuerdas ofrece unificar las cuatro fuerzas de lanaturaleza: fuerza gravitacional, fuerza electromagnética, fuerzas fuerte y débil. Esto no es para nada poca cosa, pues significa unificar nuestra comprensión de la gravedad con la de las otras fuerzas de la naturaleza, tarea que Einstein dejó inconclusa con su muerte en 1955.
Saúl Ramos, investigador del IFUNAM, es uno de los que han retomado esta tarea y, junto con un equipo de investigadoresespecialistas en dicho tema, ha trabajado para construir un nuevo modelo basado en teoría de cuerdas, que describa al Universo de forma congruente con el Modelo Estándar de partículas elementales, teoría que describe los bloques fundamentales que constituyen al Universo, y la cosmología moderna.
Los resultados de su equipo serán publicados en la revista Journal of High Energy Physics bajo el nombre de"Non-supersymmetric heterotic model building" poco antes de concluir este año.
Otro aspecto esencial del modelo que buscan es que aporte soluciones a problemas que no han sido resueltos con las teorías existentes. “Aún no entendemos muchas cosas que se observan con la física fundamental (…), no conocemos el origen de las fuerzas que nos afectan, por ejemplo, la gravedad o el electromagnetismo”,dice Ramos a Noticias IFUNAM. “La teoría de cuerdas podría indicarnos un origen común para todas ellas”.
La mecánica cuántica es una teoría que nos ha llevado a entender mucho sobre las interacciones moleculares y atómicas. “Todos los fenómenos que habíamos observado hasta el siglo XIX han tenido que ser reformulados para caracterizar su naturaleza cuántica a distancias cortas o de energías muyaltas”, abunda el investigador. No obstante, la única fuerza que presenta problemas para ser entendida en el contexto de la mecánica cuántica es la gravedad.
Por fortuna, en la teoría de cuerdas sí es posible entender la gravedad en un formalismo cuántico, explica Ramos, ya que los componentes fundamentales cuánticos que rigen las interacciones gravitacionales son cuerdas en lugar de partículas.Los gravitones (partícula hipotética que sería responsable de transmitir la fuerza gravitacional a nivel cuántico) tradicionalmente son considerados partículas puntuales cuyas interacciones conducen a cantidades que divergen, es decir, cantidades que crecen infinitamente y que, por lo tanto, son inmensurables.
“La teoría de cuerdas se deshace de todas las cantidades divergentes encontradas almomento en que se trata de cuantizar ingenuamente la teoría gravitacional” debido a la suposición fundamental de que las cuerdas -y no las partículas- son quienes rigen las interacciones gravitacionales a pequeñísimas distancias y nos deja solamente con partículas a un nivel de bajas energías o grandes distancias”, partículas (vistas como cuerdas desde el punto de vista de teoría de cuerdas) “que...