Sobre la forma, localización, y dimensiones del Inferno de Dante

Diego GallegoGrupo de Física Teórica y Computacional

Escuela de FísicaUPTC

Coloquio de Física, Septiembre 30 de 2010

FORMALocalización: ¿tiene un lugar dentro de algo más grande?Dimensiones:

¿Qué tienen de especial 3 dimensiones espaciales?¿Qué tan grande es el universo?

Sobre la forma,Localización y

dimensiones de nuestroUNIVERSO

La teoría de cuerdas pregunta

El camino de la Física fundamental

Gravitación universal

Sir Isac Newton 1643-1727

Electrodinámica

James Clerk Maxwell 1831-1879

Dinámica de los campos y corrientes

FÍSICA MODERNA

Quinta conferencia de Solvay, 1927

Existe una velocidad límiteVelocidad de la Luz CCualquier observador mide C

El espacio y el tiempo son muy parecidos. Unifica el espacio y el tiempo

ESPACIO-TIEMPO

Dilatación del tiempoContracción de la longitud

RELATIVIDAD ESPECIAL 1905¿Qué pasa si nos movemos a velocidades muy altas?

Albert Einstein

¿Masa = energía, energía = masa ?

RELATIVIDAD GENERAL 1916

A velocidades, energías y masas muy grandes las predicciones de Newton empiezan a fallar.

¿Objetos con masas, energías, muy grades?

MECÁNICA CUÁNTICAEl mundo de los muy pequeño

N. Bohr

W. Heisenberg

W. E. Pauli

L. De Broglie

E. Schroedinger

P.A.M. Dirac

FÍSICACONTEMPORANEA

Relatividad especial + cuántica + simetría local U(1).

Electrodinámica CuánticaTeoría cuántica de campos 1940’s

Interacción entre electrones como un intercambio de partículas de luz, fotones.

R. Feynman

J. Schwinger

Partículas puntuales cuánticas relativistas.

Tomonaga

Más interacciones?

Interacción fuerteMantiene los constituyentes del núcleo unidos.

Interacción débilDecaimientos radioactivos

Con simetría local SU(3) x SU(2) x U(1)

Modelo Estándar

S. Glashow A. Salam S. Weinberg

QUÉ NO ENTENDEMOS AUN

El universo se está expandiendo aceleradamente!!!!

Constante cosmológica positiva y muy pequeña

Materia OscuraEnergía Oscura

La TCC la predice pero con un error de 100000000000000000000 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

QUÉ NO ENTENDEMOS AUNFísica del big-bang y de hoyos negros

URGE UNA TEORÍA CUÁNTICA DE LA GRAVITACIÓN

LHC

PLANCK

LIGO

Y una teoría cuántica de la gravedad?

Teoría cuántica de campos?

Qué hace tan distinta a la gravedad?

10000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 veces más débil que la interacción eléctrica

Qué hace tan distinta a la gravedad?

Mecánica CuánticaEl espacio-tiempo es fluctuante

Relatividad GeneralEl espacio-tiempo es suave.

UNIFICAR LAS INTERACCIONESLas teorías físicas son cada vez más sencillas y poderosas.

¿Existe una sola teoría para describir todo lo que vemos?

Teoría de Cuerdas 70’s

¿Qué es?Las partículas fundamentales están descritas por objetos unidimensionales:

cuerdas cuánticas relativistas.Distintos modos de oscilación de la cuerda se manifiestan como partículas diferentes.

E. Witten

J. Schwarz

M. Green

¿POR QUÉ TAN ATRACTIVA?Es una teoría rígida Sólo un parámetro libre ls Las interacciones están completamente dictadas por la teoría.

Sólo cinco teorías consistentes: todas hijas de una únicaNo cuenta con divergencias

Una teoría cuántica relativista del TODO!!!!!!!Contiene las teorías de Yang-MillsEl gravitón aparece en su espectro : GRAVEDAD CUÁNTICA!

A bajas energías, ls=0, se reduce a una teoría cuántica de campos Supersimétrica.

PREDICE 10 NO 4 DIMENSIONES

Tan pequeñas que no las hemos detectado.

DIMENSIONES EXTRA

Kaluza-Klein 1926

COMPACTIFICACIÓNCompactificar en toros

Compactificar en Calabi-Yau

PAISAJE DE VACIOSLa compactificación se debe generar de forma dinámica: solucionando las ecuaciones de movimiento

Se estima un número de soluciones del orden

Cada solución es un universo completamente distinto al

otro: MULTIVERSO

Los universos con constante cosmológica pequeña son muy escasos.

ResumenLa teoría de cuerdas se presenta un marco unificado para describir todas las interacciones fundamentales conocidas

Predice necesariamente 10 dimensiones del espacio-tiempo.

Las dimensiones extra deben estar compactificadas y tener una forma CY.

Predice un Multiverso, y universos con una constante cosmológica pequeña, como el nuestro, son escasísimos.

PROBLEMASFaltan detalles por entender de la teoría.

La infinidad de soluciones para ir 4 dimensiones hace que pierda atractivo.

Podremos hallar nuestro universo?

Aunque se han hallado soluciones muy parecidas a nuestro universo aun no nos hemos encontrado en el paisaje de vacios.

Las predicciones fenomenológicas hasta ahora logradas para distinguir univocamente la teoría de supercuerdas, no pueden ser corroboradas por experimento actual alguno. Varias de sus consecuencias sí pueden detectarse y serán buscadas próximamente.

Predice 10 no 4 dimensiones del espacio-tiempo.