ASTRONOMÍA. La teoría de cuerdas requiere dimensiones adicionales

la teoría de cuerdas requiere dimensiones adicionales

 

Las supercuerdas pueden existir en 11 dimensiones a la vez. Fuente: Instituto Nacional de Tecnología Tiruchirappalli

21 diciembre 2023.- La teoría de cuerdas encontró sus orígenes en un intento de comprender los incipientes experimentos que revelaban la fuerza nuclear fuerte. Con el tiempo, otra teoría, basada en partículas llamadas quarks y portadores de fuerza llamados gluones, la suplantaría, pero en los profundos huesos matemáticos de la joven teoría de cuerdas los físicos encontrarían estructuras curiosas, fantasmas medio vislumbrados, que apuntarían a algo más. Algo más profundo.

La teoría de cuerdas afirma que lo que llamamos partículas (las entidades puntuales que deambulan libremente, interactúan y se unen para constituir la mayor parte de la existencia material) no son más que eso. En cambio, sólo existe un único tipo de objeto fundamental: la cuerda. Estas cuerdas, cada una de las cuales existe en el límite más pequeño posible de la existencia misma, vibran. Y la forma en que vibran esas cuerdas dicta cómo se manifiestan en el universo más amplio. Al igual que las notas rasgueadas de una guitarra, una cuerda que vibra en un modo nos aparecerá como un electrón, mientras que otra que vibre en una frecuencia diferente nos aparecerá como un fotón, y así sucesivamente.

La teoría de cuerdas es un intento audaz de formular una teoría del todo . Un marco matemático único que explica las partículas que nos hacen quiénes y qué somos junto con las fuerzas que actúan como mensajeros fundamentales entre esas partículas. Son todos, cada quark del cosmos y cada fotón del campo, trozos de cuerdas vibrantes.

La teoría de cuerdas sigue siendo el camino más prometedor hacia una teoría cuántica de la gravedad. Puede reclamar este título supremo porque incorpora todas las fuerzas de la naturaleza bajo su bandera, potencialidad que cumple los sueños de unificación del último medio milenio de exploración física del cosmos, y porque la teoría incluye naturalmente una nueva partícula (o más bien, una vibración de una cuerda) que tiene todas las propiedades adecuadas para servir como portador de la fuerza cuántica de la gravedad, el análogo gravitacional del fotón.

La teoría de cuerdas no ha sido probada, no ha sido verificada y ni siquiera está completa todavía. De hecho, a pesar de su enorme promesa y potencial, las matemáticas que sustentan la teoría son tan difíciles de resolver que nadie ha llegado todavía a una solución, y mucho menos a una predicción que pueda predecirse mediante experimentos. Parece que la naturaleza se dispone a burlarse de nosotros una y otra vez. Los intentos originales de plegar la gravedad en un marco cuántico colapsan sobre sí mismos bajo el peso de infinitos irreductibles. Y ahora la solución más prometedora en torno a esos infinitos, reemplazar las partículas puntuales de la antigua teoría cuántica con bucles de cuerdas, es tan inviable que los infinitos a veces parecen preferibles.

A pesar de sus deficiencias, los teóricos han logrado avanzar en los bosques cada vez más profundos de las cuerdas, y en su búsqueda (que a veces parece más bien deseos audaces que esperamos que algún día se demuestren ciertos) han dado con algo inesperado.

La dimensionalidad juega un papel fundamental en la teoría de cuerdas. Las diminutas cuerdas vibrantes tienen la tarea de realizar el monumental esfuerzo de explicar toda la creación: cada tipo de partícula que haya existido alguna vez, que haya sido descubierta y todas las demás que aún tenemos que encontrar. Pero desde el principio los teóricos de cuerdas descubrieron que las escasas tres dimensiones del espacio no eran suficientes. Confinadas a nuestro espacio-tiempo habitual y familiar, las cuerdas no pueden soportar suficientes tipos diferentes de vibraciones para explicar toda la panoplia de partículas.

Y así, a los teóricos de cuerdas se les ocurrió una solución elegante. Si el universo no tiene suficientes dimensiones para dar a las cuerdas la libertad que necesitan para explicar toda la física, entonces debemos agregar la mayoría de las dimensiones al universo. Las versiones modernas de la teoría de cuerdas afirman que tenemos diez u once dimensiones espaciales (la diferencia proviene de diferentes formulaciones de la teoría).

Para explicar por qué estas dimensiones adicionales han escapado a nuestra atención hasta ahora en nuestras experiencias de vida en este universo, las dimensiones además de las tres familiares deben estar enrolladas sobre sí mismas en esas mismas escalas ultradiminutas que las cuerdas mismas, empujándolas hacia el interior del universo. rincones ocultos de la percepción y la experimentación. Incluso nuestra capacidad para sondear los constituyentes de los propios átomos es demasiado torpe para penetrar en este reino dominado por las cuerdas.

No necesitamos preocuparnos por la estructura o las propiedades de estas dimensiones ocultas, porque lo que nos importa es esa teoría de cuerdas, que pretende ser una sucesora de la cadena ininterrumpida de unificación que abarca quinientos años, y pretende florecer algún día. en una teoría completa de la gravedad cuántica, admite la posibilidad, por la propia naturaleza de la necesidad matemática, de que nuestro universo tenga un número de dimensiones diferente al que ingenuamente podemos suponer.

Fuente: Universe Today