Teoria de Cuerdas
-
Upload
jose-daniel-rivera-medina -
Category
Documents
-
view
9 -
download
0
Transcript of Teoria de Cuerdas
-
TEORIA DE CUERDAS
La teora de cuerdas es un modelo fundamental de fsica terica que bsicamente asume que las partculas
materialesaparentemente puntuales son en realidad "estados vibracionales" de un objeto extendido ms bsico
llamado "cuerda" o "filamento".
De acuerdo con esta propuesta, un electrn es considerado como un "punto" sin estructura interna y de
dimensin cero, sino un amasijo de cuerdas minsculas que vibran en un espacio-tiempo de ms de cuatro
dimensiones. Un punto no puede hacer nada ms que desplazarse en un espacio tridimensional. De acuerdo
con esta teora, a nivel "microscpico" se percibira que el electrn no es en realidad un punto, sino
una cuerda en forma de lazo. Una cuerda puede hacer algo
adems de moverse; puede oscilar de diferentes maneras.
Si oscila de cierta manera,
entonces, macroscpicamenteveramos un electrn; pero si
oscila de otra manera, entonces veramos un fotn, o
un quark, o cualquier otra partcula delmodelo estndar.
Esta teora, ampliada con otras como la de
las supercuerdas o la Teora M, pretende alejarse de la
concepcin del punto-partcula.
La siguiente formulacin de una teora de cuerdas se debe
a Jel Scherk y John Henry Schwarz, que en 1974
publicaron un artculo en el que mostraban que una teora
basada en objetos unidimensionales o "cuerdas" en lugar
de partculas puntuales poda describir la fuerza gravitatoria. Aunque estas ideas no recibieron en ese
momento mucha atencin hasta la Primera revolucin de supercuerdas de 1984. De acuerdo con la
formulacin de la teora de cuerdas surgida de esta revolucin, las teoras de cuerdas pueden considerarse de
hecho un caso general de teora de Kaluza-Klein cuantizada. Las ideas fundamentales son dos:
Los objetos bsicos de la teora no seran partculas puntuales sino objetos unidimensionales extendidos (en las
cinco teoras de cuerdas convencionales estos objetos eran unidimensionales o "cuerdas"; actualmente en la
teora-M se admiten tambin de dimensin superior o "p-branas"). Esto renormaliza algunos infinitos de los
clculos perturbativos.
El espacio-tiempo en el que se mueven las cuerdas y p-branas de la teora no sera el espacio-tiempo ordinario
de 4 dimensiones sino un espacio de tipo Kaluza-Klein, en el que a las cuatro dimensiones convencionales se
aaden 6 dimensiones compactificadas en forma de variedad de Calabi-Yau. Por tanto convencionalmente en
la teora de cuerdas existe 1 dimensin temporal, 3 dimensiones espaciales ordinarias y 6 dimensiones
compactificadas e inobservables en la prctica.
La inobservabilidad de las dimensiones adicionales est ligada al hecho de que stas estaran compactificadas,
y slo seran relevantes a escalas pequeas comparables con la longitud de Planck. Igualmente, con la
precisin de medida convencional las cuerdas cerradas con una longitud similar a la longitud de Planck se
asemejaran a partculas puntuales.
-
DESAROLLOS POSTERIORES
Tras la introduccin de las teoras de cuerdas, se consider la
conveniencia de introducir el principio de que la teora
fuerasupersimtrica; es decir, que admitiera una simetra
abstracta que relacionara fermiones y bosones. Actualmente
la mayora de tericos de cuerdas trabajan en teoras
supersimtricas; de ah que la teora de cuerdas actualmente
se llameteora de supercuerdas. Esta ltima teora es
bsicamente una teora de cuerdas supersimtrica; es decir,
que es invariante bajo transformaciones de supersimetra.
Actualmente existen cinco teoras
de supercuerdas relacionadas con los cinco modos que se
conocen de implementar la supersimetra en el modelo de
cuerdas. Aunque dicha multiplicidad de teoras desconcert a
los especialistas durante ms de una dcada, el saber
convencional actual sugiere que las cinco teoras son casos
lmites de una teora nica sobre un espacio de
11 dimensiones (las 3 del espacio, 1 temporal y 6
adicionales resabiadas o "compactadas" y 1 que las engloba
formando "membranas" de las cuales se podra escapar parte
de la gravedad de ellas en forma de "gravitones"). Esta teora
nica, llamada teora M, de la que slo se conoceran algunos
aspectos, fue conjeturada en 1995.
VARIANTES DE LA TEORIA
La teora de supercuerdas es algo actual. En sus principios
(mediados de los aos 1980) aparecieron unas cinco teoras
de cuerdas, las cuales despus fueron identificadas como
lmites particulares de una sola teora: la teora M. Las cinco
versiones de la teora actualmente existentes, entre las que
pueden establecerse varias relaciones de dualidad son:
1. La Teora de cuerdas de Tipo I, donde aparecen tanto
"cuerdas" y D-branas abiertas como cerradas, que se
mueven sobre un espacio-tiempo de 10 dimensiones.
Las D-branas tienen 1, 5 y 9 dimensiones espaciales.
2. La Teora de cuerdas de Tipo IIA, es tambin una
teora de 10 dimensiones pero que emplea slo cuerdas y D-branas cerradas. Incorpora dos gravitines
(partculas tericas asociadas al gravitn mediante relaciones de supersimetra). Usa D-branas de
dimensin 0, 2, 4, 6, y 8.
-
3. La Teora de cuerdas de Tipo IIB. Difiere de la teora de tipo IIA principalmente en el hecho de que esta
ltima es no quiral (conservando la paridad).
4. La Teora de cuerda hetertica SO(32) (Hetertica-O), basada en el grupo de simetra O(32).
5. La Teora de cuerda hetertica E8xE8 (Hetertica-E), basada en el grupo de Lie excepcional E. Fue
propuesta en 1987 por Gross, Harvey, Martinec y Rohm.
El trmino teora de cuerda se refiere en realidad a las teoras de cuerdas bosnicas de 26 dimensiones y la
teora de supercuerdas de 10 dimensiones, esta ltima descubierta al aadir supersimetra a la teora de
cuerdas bosnica. Hoy en da la teora de cuerdas se suele referir a la variante supersimtrica, mientras que la
antigua se conoce por el nombre completo de "teora de cuerdas bosnicas". En 1995, Edward Witten
conjetur que las cinco diferentes teoras de supercuerdas son casos lmite de una desconocida teora de 11
dimensiones llamada Teora-M. La conferencia donde Witten mostr algunos de sus resultados inici la
llamada Segunda revolucin de supercuerdas.
En esta teora M intervienen como objetos animados fsicos fundamentales no slo cuerdas unidimensionales,
sino toda una variedad de objetos no perturbativos, extendidos en varias dimensiones, que se llaman
colectivamente p-branas (este nombre es una afresis de "membrana").
CONTROVERSIA SOBRE LA TEORIA
Aunque la teora de cuerdas, segn sus defensores, pudiera llegar a convertirse en una de las teoras fsicas
ms predictivas, capaz de explicar algunas de las propiedades ms fundamentales de la naturaleza en trminos
geomtricos, los fsicos que han trabajado en ese campo hasta la fecha no han podido hacer predicciones
concretas con la precisin necesaria para confrontarlas con datos experimentales. Dichos problemas de
prediccin se deberan, segn el autor, a que el modelo no es falsable, y por tanto, no es cientfico,o bien a que
La teora de las supercuerdas es tan ambiciosa que slo puede ser del todo correcta o del todo equivocada. El
nico problema es que sus matemticas son tan nuevas y tan difciles que durante varias dcadas no sabremos
cules son.
Falsacionismo y teora de cuerdas
La teora de cuerdas o la Teora M podran no ser falsables, segn sus crticos. Diversos autores han declarado
su preocupacin de que la Teora de cuerdas no seafalsable y como tal, siguiendo las tesis del filsofo de la
ciencia Karl Popper, la Teora de cuerdas sera equivalente a una pseudociencia.
El filsofo de la ciencia Mario Bunge ha manifestado recientemente:
La consistencia, la sofisticacin y la belleza nunca son suficientes en la investigacin cientfica.
La Teora de cuerdas es sospechosa (de pseudociencia). Parece cientfica porque aborda un problema
abierto que es a la vez importante y difcil, el de construir una teora cuntica de la gravitacin. Pero la
teora postula que el espacio fsico tiene seis o siete dimensiones, en lugar de tres, simplemente para
asegurarse consistencia matemtica. Puesto que estas dimensiones extra son inobservables, y puesto que la
teora se ha resistido a la confirmacin experimental durante ms de tres dcadas, parece ciencia ficcin, o
al menos, ciencia fallida.
La fsica de partculas est inflada con sofisticadas teoras matemticas que postulan la existencia de
entidades extraas que no interactan de forma apreciable, o para nada en absoluto, con la materia
ordinaria, y como consecuencia, quedan a salvo al ser indetectables. Puesto que estas teoras se
encuentran en discrepancia con el conjunto de la Fsica, y violan el requerimiento de falsacionismo,
-
pueden calificarse de pseudocientficas, incluso aunque lleven pululando un cuarto de siglo y se sigan
publicando en las revistas cientficas ms prestigiosas.