Teora de cuerdas

Cmo son las interacciones en el mundo subatmico?: lneas espacio-tiempo como las partculas subatmicas. en el Modelo estndar (izquierda) o Cuerda cerrada sin extremos y en forma de crculo como afirma la teora de cuerdas (derecha).

Niveles de aumento de la materia:Materia.Estructura molecular.tomos.Electrones.Quarks.Cuerdas.La teora de cuerdas es un modelo fundamental de fsica terica que bsicamente asume que las partculas materiales aparentemente puntuales son en realidad "estados vibracionales" de un objeto extendido ms bsico llamado "cuerda" o "filamento".1

De acuerdo con esta propuesta, un electrn no es 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 moverse 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, macroscpicamente veramos un electrn; pero si oscila de otra manera, entonces veramos un fotn, o un quark, o cualquier otra partcula del modelo 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 7 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.

ndice [ocultar] 1 Desarrollos posteriores2 Variantes de la teora3 Controversia sobre la teora3.1 Falsacionismo y teora de cuerdas3.2 Impacto de la promocin de la teora en el mundo acadmico4 Vase tambin5 Referencias5.1 Bibliografa de divulgacin5.2 Artculos sobre teora de cuerdas6 Enlaces externosDesarrollos posteriores[editar]Tras la introduccin de las teoras de cuerdas, se consider la conveniencia de introducir el principio de que la teora fuera supersimtrica; 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 llame teora 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 teora[editar]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:

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.La Teora de cuerdas de Tipo IIA, es tambin una teora de 10 dimensiones pero que emplea slo cuerdas y D-branas cerradas. Incorpora los gravitones (partculas tericas asociadas al gravitn mediante relaciones de supersimetra). Usa D-branas de dimensin 0, 2, 4, 6, y 8.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).La Teora de cuerda hetertica SO(32) (Hetertica-O), basada en el grupo de simetra O(32).La Teora de cuerda hetertica E8xE8 (Hetertica-E), basada en el grupo de Lie excepcional E8. 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 teora[editar]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,2 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.3

si los tericos de cuerdas se equivocan, no pueden equivocarse slo un poco. Si las nuevas dimensiones y las simestras no existen, consideraremos a los tericos de cuerdas unos de los mayores fracasados de la ciencia (...). Su historia constituir una leyenda moral de cmo no hacer ciencia, de cmo no permitir que se sobrepasen tanto los lmites, hasta el punto de convertir la conjetura terica en fantasaLee Smolin4Falsacionismo y teora de cuerdas[editar]Artculo principal: Criterio de demarcacinLa teora de cuerdas o la Teora M podran no ser falsables, segn sus crticos.5 6 7 8 9 Diversos autores han declarado su preocupacin de que la Teora de cuerdas no sea falsable y como tal, siguiendo las tesis del filsofo de la ciencia Karl Popper, la Teora de cuerdas sera equivalente a una pseudociencia.10 11 12 13 14 15

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.Mario Bunge, 2006.9Impacto de la promocin de la teora en el mundo acadmico[editar]Smoolin indica que la teora de cuerdas se ha convertido en el principal camino de exploracin de las grandes cuestiones de la fsica debido a una agresiva promocin, considerando que resulta prcticamente un "suicidio profesional" para cualquier joven fsico terico no ingresar en sus filas. Expone adems que a pesar de la escasa inversin en [...] otros campos de investigacin, algunos de ellos han avanzado ms que el de la teora de cuerdas.4