TEORIA DE LAS CUERDAS

La teoría de cuerdas: nueva herramienta en la física de la materia condensada

La teoría de cuerdas es la candidata más firme a teoría unificada de

las interacciones de la naturaleza. El Gran Colisionador de Hadrones

podría dar importante información experimental sobre su validez

EN SÍNTESIS

Según la teoría_ de cuerdas, las partículas fundamentales del modelo estándar serían vibraciones de energía de cuerdas abiertas de muy pequeño tamaño, mientras que la gravitación surgiría de las vibraciones de cuerdas cerradas. ¿Existe alguna posibilidad de comprobar esta hipótesis en un acelerador de partículas?

La consistencia matemática de la teoría de cuerdas requiere que cumpla una propiedad: la supersimetría. Esta despeja también problemas del modelo estándar relativos a la partícula de Higgs, que dota de masa al resto de partículas elementales.

La supersimetría predice la existencia de una serie de partículas; entre ellas, los neutralinos, cuya existencia se manifestaría por una aparente no conservación de la energía. Su detección en el LHC del CERN sería un indicio de la validez de la teoría de cuerdas.

Se suele suponer que la teoría de cuerdas_ no se podrá comprobar en un acelerador de partículas porque las energías a las que la estructura de cuerdas de la materia se manifestaría son demasiado altas. Si se cumpliesen ciertas condiciones, sin embargo, caerían quizá dentro de lo que el nuevo Gran Acelerador de Hadrones (LHC) del CERN alcanzará. Pero aunque no fuera así, el descubrimiento de una nueva clase de partículas, las partículas supersimétricas, respaldaría en parte la validez de la teoría de cuerdas.

Al comunicar una energía muy grande_ a una partícula aparentemente puntual se revelaría su estructura de cuerda. Las vibraciones más ligeras corresponden a la partícula, mientras que las vibraciones de mayor frecuencia, los armónicos, tienen una masa muy grande y no son observables a bajas energías.

Por qué las cuerdas

Las teorías de cuerdas tienen como premisa que, a muy altas energías, las partículas no son puntuales, sino que tienen estructura de cuerda. Para «estirar» los extremos de la cuerda y ver la estructura extensa de una partícula se necesitaría una enorme energía. Las partículas observadas corresponderían a los modos de vibración más ligeros de la cuerda, que son los observados experimentalmente. En este esquema hay potencialmente una total unificación: todas las partículas son diferentes «notas» de un solo «instrumento», la cuerda.

Una de las propiedades más interesantes de la teoría de cuerdas es que predice la existencia de una partícula, de un bosón intermediario sin masa que se acopla universalmente a toda forma de materia: el gravitón. Se puede decir que la consistencia de la teoría requiere la existencia de la gravitación. Por otra parte, mientras que las partículas del modelo estándar se asocian con los modos más ligeros de cuerdas abiertas, el gravitón aparece como el estado de vibración más ligero de la cuerda cerrada.

Las vibraciones menos energéticas_ de las cuerdas abiertas dan lugar a la materia habitual: quarks, leptones y bosones intermediarios.

Las vibraciones de las cuerdas cerradas sobre sí mismas dan lugar al gravitón, es decir, a la interacción gravitacional.El modelo estándar describe el comportamiento de todas estas partículas y fuerzas con una precisión impecable; pero con una excepción notoria: la gravedad. Por razones técnicas, la fuerza de gravedad, la más familiar en nuestra vida diaria, ha resultado muy difícil de describir a nivel microscópico. Por muchos años este ha sido uno de los problemas más importantes en la física teórica--- formular una teoría cuántica de la gravedad.

teoría de cuerdas

En las últimas décadas, la teoría de cuerdas ha aparecido como uno de los candidatos más prometedores para ser una teoría microscópica de la gravedad. Y es infinitamente más ambiciosa: pretende ser una descripción completa, unificada, y consistente de la estructura fundamental de nuestro universo. (Por esta razón ocasionalmente se le otorga el arrogante título de "teoría de todo".)

La idea esencial detrás de la teoría de cuerdas es la siguiente: todas las diversas partículas "fundamentales" del modelo estándar son en realidad solo manifestaciones diferentes de un objeto básico: una cuerda.

¿Cómo

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