Agujeros Negros Supercuerdas Y Gravead Cua Ntica

Agujeros Negros, Cuerdas y Gravedad Cuántica
Juan Maldacena
Institute for Advanced Study
School of Natural Sciences
Einstein Drive
Princeton, NJ, 08540, USA

Con licencia de Jefferson Laboratory of Physics
Harvard University
Cambridge, MA, 02138, USA

Introducción
En este artículo vamos a describir algunas ideas sobre las leyes de la física más
microscópicas o más fundamentales. Antes de esovamos a resumir, en términos
muy generales y simples, las leyes de la física tal como las entendemos hoy.
Enfatizaremos que existe una importante inconsistencia lógica entre estas leyes: el
conflicto entre la mecánica cuántica y la gravedad. La teoría de cuerdas fue
inventada para resolver esta contradicción. Describiremos qué es la teoría de
cuerdas y cómo describe algunas propiedades cuánticas delos agujeros negros.
Esto será posible mediante la relación entre teoría de cuerdas y teorías más
convencionales de física de partículas.

La física tal como la conocemos hoy
¿De qué están hechas las cosas?
Cuando nos preguntamos de qué están hechas las cosas, pensamos en moléculas,
átomos o partículas elementales. La materia ordinaria está hecha de moléculas, que
a su vez contienen átomos, que a suvez contienen más partículas elementales.
Una partícula elemental es, por definición, una partícula que no está hecha de otras
partículas. Podría ser que algún día se descubra que alguna de las partículas que
hoy consideramos elementales estén hechas de otras partículas aun más
elementales. Lo único que podemos decir es que hasta ahora los experimentos no
han logrado observar que éstas esténcompuestas por componentes más pequeñas.
Consideremos por ejemplo, un pedazo de hierro. Está compuesto de átomos, estos
átomos están compuestos de un núcleo y de un cierto número de electrones; 26 en
el caso del hierro. Hasta donde conocemos hoy, los electrones son elementales. El
núcleo contiene protones y neutrones, que a su vez contienen partículas llamadas
"quarks," que son elementales. Todasestas partículas interactúan emitiendo y
absorbiendo otras partículas. La fuerza electromagnética, responsable de mantener
juntos a los átomos, se debe al intercambio de fotones. La fuerza fuerte, o fuerza
nuclear, es responsable de mantener juntos a los quarks y junto al núcleo. Esta
fuerza se debe al intercambio de otras partículas llamadas gluones. Toda la materia
ordinaria que vemos a nuestroalrededor está compuesta de estas partículas. En
resumen, tenemos un cierto número de partículas elementales, las anteriormente
mencionadas y además algunas otras. Ellas componen toda la materia observable,
incluyendo la materia en galaxias distantes, la materia que forma a los seres vivos,
etc. En esta descripción de la materia, es extremadamente importante resaltar que
las leyes que gobiernan sumovimiento no son las leyes de la física clásica, sino las
leyes de la mecánica cuántica. Nuestra intuición clásica nos diría que un electrón
moviéndose alrededor del núcleo sería como un planeta moviéndose alrededor del
sol. En ambos casos hay una fuerza atractiva, la fuerza gravitacional en un caso y

la fuerza eléctrica en el otro. Pero un electrón en movimiento emitiría ondas
electromagnéticas,perdería energía y después de una fracción de segundo caería
dentro del núcleo. ¿Por qué el electrón no cae en el núcleo? No cae gracias a la
mecánica cuántica. En la mecánica cuántica las energías del sistema están
cuantizadas, esto significa que el electrón solo puede tener energías bien definidas.
Hay un estado de mínima energía y el electrón no puede decaer más emitiendo
ondaselectromagnéticas. En conclusión, la mecánica cuántica es crucial para la
estabilidad de la materia. Es la razón por la que nosotros no nos caemos por el
suelo al fondo de la tierra. En la mecánica cuántica, las partículas no tienen una
posición y velocidad bien definidas. De hecho, cuando un electrón está en un estado
de mínima energía no podemos determinar exactamente dónde se encuentra
dentro del átomo. Es...