suoercuerdas

arXiv:1412.5717v1 [physics.pop-ph] 18 Dec 2014

La teor´ıa de supercuerdas
Herbert Morales∗
Escuela de F´ısica
Universidad de Costa Rica
San Jos´e, Costa Rica

Resumen
Presentamos una breve descripci´on de la teor´ıa de supercuerdas, bas´andonos
en la capacidad intuitiva del lector y en su conocimiento de f´ısica general y
c´alculo a nivel universitario. Actualmente, la teor´ıa desupercuerdas es catalogada como la mejor candidata a explicar los fen´omenos f´ısicos que involucren todas las interacciones conocidas: la gravitacional, la electromagn´etica,
y las nucleares d´ebil y fuerte. Nuestra descripci´on ilustra y explica ciertos
conceptos y detalles de las supercuerdas, tales como supersimetr´ıa, compactificaci´on, dualidades y branas, entre otros.

Abstract
We discusssuperstring theory based on the reader’s intuition and her college
knowledge of general physics and calculus. Nowadays, superstring theory is
considered the best candidate to explain physical phenomena that involve all
of the known fundamental interactions: the gravitational, electromagnetic,
weak and strong forces. The main purpose of this work is to show and explain
some of the concepts anddetails about superstrings, such as supersymmetry,
compactification, dualities and branes.

∗

hmorales@fisica.ucr.ac.cr

1

1

Introducci´
on

Las part´ıculas y usualmente los objetos, al estilo de los cursos de f´ısica general, se modelan a trav´es de puntos, por lo que no importa que tanto nos
acerquemos a estas “part´ıculas”, siguen siendo puntos. Esta idealizaci´on presentael problema de divergencias (cantidades f´ısicas que tienden a infinito)
en las teor´ıas cu´anticas de campo (QFT, por sus siglas en ingl´es). Las QFT
son los modelos para estudiar a las part´ıculas elementales, como el electr´on
o el fot´on (la part´ıcula que constituye la luz). Sin embargo, los m´etodos de
regularizaci´on y renormalizaci´on en QFT permiten el control de tales divergencias deuna forma sistem´atica. Por ejemplo, podemos formular de manera consistente y con poder predictivo la teor´ıa de electrodin´amica cu´antica
(QED, explica la interacci´on del fot´on con las dem´as part´ıculas), la teor´ıa
electrod´ebil (o modelo de Glashow-Weinberg-Salam, explica la desintegraci´on
beta) y la teor´ıa de cromodin´amica cu´antica (QCD, explica como los protones
y los neutrones semantienen unidos dentro del n´
ucleo de un a´tomo). Cabe
mencionar que estas teor´ıas juntas conforman el llamado modelo est´andar
(SM) de las part´ıculas.
Por otro lado, la teor´ıa general de la relatividad (GR, explica los fen´omenos f´ısicos que involucran la gravedad) es de una naturaleza completamente
diferente que las QFT, puesto que la interacci´on gravitacional se modela
por mediode un espacio curvo, mientras las interacciones en QFT (electromagn´etica, y nucleares d´ebil y fuerte) se modelan a trav´es de intercambio de
part´ıculas mediadoras (ver Fig. 1). Esta diferencia entre las formulaciones
de estas teor´ıas hace que exista una incompatibilidad entre ellas, es decir, si
estudiamos un fen´omeno f´ısico que las involucre a ambas, como los agujeros
negros,obtendr´ıamos resultados contradictorios.
En la b´
usqueda de un marco te´orico unificado de las QFT con GR, aparecen las teor´ıas de cuerdas (ST). Actualmente, consideramos a ST como la
candidata m´as fuerte a una teor´ıa cu´antica de la gravedad (nombre gen´erico
de las teor´ıas que unen QFT y GR) debido a que su formulaci´on es coherente matem´aticamente (sin incompatibilidad). Incluso algunos f´ısicosconsideran que las ST logran posiblemente el objetivo final: la teor´ıa del todo
(TOE). Sin embargo, existen otras posibilidades no tan populares como la
gravitaci´on cu´antica (loop quantum gravity) y otras propuestas que involucran geometr´ıas cu´anticas como la geometr´ıa no conmutativa o la f´ısica difusa
(fuzzy physics).

2

m
γ

m

M

M

(a)

(b)

Figura 1: La...