jueves, 26 de marzo de 2009

La Teoría de Cuerdas

Como sabemos, durante cierto tiempo se creyó que los componentes fundamentales de los átomos eran sólo tres: protones, neutrones y electrones. A poco, sin embargo, comenzó a descubrirse una gran variedad de partículas nuevas (algunas exóticas, otras más "normales") que demostraban que el mundo de lo infinitamente pequeño es, en realidad, mucho más complejo y abigarrado de lo que se pensaba. Quarks, antiquarks, piones, kaones, muones y muchísimos otros han venido ocupando a los físicos durante décadas, y, a no dudarlo, los seguirá manteniendo contentos durante los próximos siglos.
Los científicos han intentado (y logrado en parte) agrupar, ordenar y categorizar a esta innúmera cantidad de partículas subatómicas en categorías, grupos y familias, cada cual con sus características, costumbres, propiedades y comportamientos particulares. Sin embargo, un grupo de ellas no cumplía con las expectativas, y por ello, los investigadores tenían un circunstancia fundamental del universo aún sin explicar.


Einstein, como otros físicos teóricos, pasaron y pasan gran parte de su vida, intentando alcanzar un prodigio científico que tal vez era y/o es imposible: unir la teoría de la relatividad con la de la mecánica cuántica que describe el universo a escala atómica. No logró Einstein su sueño de enlazar las leyes físicas del macrocosmo con las del microcosmo, ni tampoco, hasta ahora, lo han logrado otros muchos estudiosos, lo que se ha venido a convertir en una aspiración generalizada del estudio sobre el funcionamiento del universo.

La generalidad de los físicos teóricos buscan estructurar una gran unificación entre la teoría de la relatividad general y la mecánica cuántica. La primera, comporta toda la capacidad necesaria para explicar los efectos de la fuerza gravitatoria sobre un espaciotiempo curvo. Sin embargo, no se ha podido distinguir consecuencias precisas de las posibles fuerzas que actúen sobre una partícula, ya que ésta sigue, normalmente, una trayectoria inercial o toma el camino más corto posible, describiendo como una geodesia sobre el espaciotiempo curvo. Por ello, explicar todas las fuerzas conocidas bajo el alero de una misma idea, un concepto, una sola teoría, representa la más cara aspiración que embarga a los científicos focalizados en entender el total comportamiento de la naturaleza. Muchos de ellos, piensan que si ello se logra, también se habría colocado término al camino que ha seguido, dentro de la humanidad, el desarrollo de la física.

Durante mucho tiempo se ha especulado con la existencia de una partícula que intermediaria en las fuerzas gravitatorias: el gravitón. Este nuevo integrante, jamás descubierto, debería, para cumplir con las expectativas de los científicos, vibrar de determinada forma y con una cierta intensidad. Resultó ser que los hipotéticos valores del gravitón encajaban exactamente con los montos predichos por la Teoría de las Cuerdas. Si todo el andamiaje teórico resulta ser cierto y demostrable, entonces será muy posible (o casi seguro) que los gravitones existan.

La diferencia fundamental entre el Modelo Estándar y estas nuevas "Teorías de Cuerdas" consiste en que el primero ve a los componente básicos del universo como partículas, esto es, objetos puntuales y, por lo tanto, sin ninguna dimensión.
La Teoría de las Cuerdas, por el contrario, considera que el universo está formado de pequeños "hilos" o "cuerdas" que poseen una dimensión: la longitud. Pero ninguna dimensión más. No tienen ancho, largo ni espesor. Todas las interacciones existentes en el universo dependen, por lo tanto, de la forma de estas cuerdas y del modo como vibran, se estiran o se entrecruzan.
Pero ¿cómo son, en realidad, las cuerdas?
Como todo hilo, pueden ser abiertas o cerradas. Imagínese un hilo de coser: usted lo corta de su bobina, y tiene una pequeñísima soga con dos extremos. Eso sería una cuerda abierta, con una longitud definida y dos puntas bien concretas.
Ahora haga con él una cuerda cerrada: anude los dos extremos (y olvide que allí hay un nudo) y tendrá una cuerda cerrada. Esto lleva a interesantes conclusiones, que Stephen Hawking comenzó a explicar en 1988.

Ejemplos de cuerdas cerradas

Una partícula, si la vemos como un punto aislado, ocupa también un solo punto en el tiempo. Si se mueve, ocupa un espacio ahora, otro ligeramente separado dentro de un instante, otro más alejado luego... Se presenta a nuestra mirada como una sucesión de "instantáneas" o "fotogramas" discretos, aislados unos de otros, porque la partícula puntual no puede ocupar más que una única posición en un momento dado. Es lo mismo que el cine: lo que percibimos como un movimiento continuo no es más, en realidad, que una larga sucesión de fotografías quietas y separadas por un espacio negro.
Pero si las partículas no son puntos sino cuerdas, no ocupan un punto en el espacio en cada momento dado, sino una línea extendida en el espacio.

Así como la historia de una partícula formaba una línea en el espaciotiempo, el historial de una línea que se desplaza determina un plano en el espaciotiempo. Desplace una regla sobre una superficie y tendrá un continuo plano. ¿Puede ser así nuestro continuo espaciotemporal?

Dos cuerdas cerradas convergiendo

Puede. Si las cuerdas demuestran ser abiertas (que es lo que parece ser cierto, según las teorías actuales), entonces el universo es un lugar plano, formado por múltiples cuerdas que vibran y se desplazan en dos dimensiones. Para determinar la posición de un punto cualquiera en esa realidad plana, se necesitan definir solamente dos números: largo y ancho. En otras palabras: posición de la cuerda y momento de la observación. Espacio y tiempo, para ser claros.

Si las cuerdas son cerradas (digamos, su anillo de hilo de coser) y usted lo desplaza de arriba abajo, el movimiento de la cuerda no determina un plano sino un tubo, una especie de manguera que puede tener la forma que usted desee, dependiendo solamente de cómo mueva usted el anillo. Si usted corta el tubo, tendrá un círculo. Eso es todo lo que se necesita para definir la posición de la cuerda en un momento dado.

Fuentes y para saber más:

Posteriormente a la introducción de las teorías de cuerdas, se consideró la necesidad y conveniencia de introducir el principio de que la teoría fuera supersimétrica, es decir, admitiera una simetría abstracta que relacionara fermiones y bosones. Actualmente la mayoría de teóricos de cuerdas trabajan en teorías supersimétricas de ahí que la teoría de cuerdas actualmente se llamen teoría de supercuerdas. Esta última teoría es básicamente una teoría de cuerdas supersimétrica, es decir, que es invariante bajo transformaciones de supersimetría.

Actualmente existen cinco teorías de [super]cuerdas relacionadas con los cinco modos que se conocen de implementar la supersimetría en el modelo de cuerdas. Aunque dicha multiplicidad de teorías desconcertó a los especialistas durante más de una década, el saber convencional actual sugiere que las cinco teorías son casos límites de una teoría única 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 podría escapar parte de la gravedad de ellas en forma de "gravitones"). Esta teoría única, llamada teoría M, de la que sólo se conocerían algunos aspectos fue conjeturada en 1995.

DIVULGACIÓN: La Teoría de las Cuerdas

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Teoría de Supercuerdas en Astrocosmo
DE LAS TEORÍAS DE CUERDAS

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Título Las Supercuerdas

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Cuatro partes:





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