teoria de supercuerdas...

LAS SUPERCUERDAS... "Estoy convencido de que la interpretación matemática pura permite descubrir los conceptos y las leyes que los relacionan, y eso nos da la clave para comprender la naturaleza...En cierto sentido, pues, yo creo que el pensamiento puro puede captar la realidad, como soñaban los antiguos." ALBERT EINSTEIN,1936. 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. Dentro de los esfuerzos que se hacen para alcanzar esa tan anhelada unificación, aparecen nuevos esfuerzos dentro del ámbito de las TC's, explorando sus posibilidades con vaivenes, avances y atolladeros, en medio de fuertes críticas de los detractores. En los más de treinta años transcurridos desde su aparición, la teoría ha experimentado diferentes grados de excitación, reconociéndose a dos de ellos como los de mayor relevancia: el que se dio en los años 1984-1985 y, el último, en 1994. A estos altos de actividad se les ha reconocido como períodos de primera y segunda revolución y, también a la teoría se le ha empezado a reconocer como teoría de las supercuerdas (TSC's). Pero en los últimos tiempos, se ha llegado a contar con nuevos instrumentos de ideas físico-matemáticas, que podrían otorgar un arrinconamiento definitivo de esta teoría o entregar la clave para dar un paso decisivo en la unificación teórica de la relatividad y las cuánticas. Las conclusiones que periódicamente llegan los adherentes a la TSC en las reuniones String Duality, se centran en el entusiasmo de proclamar que esta entrega la única forma, hasta ahora, de poder contar a futuro con una teoría cuántica consistente con la gravedad. Como prácticamente todas las teorías de cuerdas, la TSC's comienza con el concepto de dimensiones adicionales de Kaluza-Klein y comporta una enorme complejidad muy difícil de comprender para los que no están directamente involucrados en sus modelos. Con ella se aspira a resolver el más enigmático problema matemático que comporta la física teórica en los finales del siglo veinte: la incompatibilidad matemática de los pilares fundamentales de la mecánica cuántica con la teoría de la relatividad general. Para comprender los fundamentos que conlleva la aspiración de resolver los aspectos incompatibles que tozudamente nos presentan la relatividad general y la mecánica cuántica, podemos recurrir a un ejemplo que aclarará qué clase de dificultades plantea la combinación de ambas. El punto de partida de la relatividad general es el «principio de equivalencia» un campo gravitatorio local es indiferenciable de un movimiento acelerado. Si estuviéramos en el espacio exterior en un cohete en aceleración uniforme, nos veríamos atraídos hacia el suelo como si en el cohete existiese un verdadero campo gravitatorio (como si el cohete se hallase en la superficie de un planeta). Einstein reconocía en este principio de equivalencia que la presencia de un campo gravitatorio local es sólo un símil de si un observador está acelerando o no; es decir, depende del sistema de coordenadas con que decida medir su movimiento. Por ejemplo, si eligiéramos para el sistema de coordenadas el cohete en aceleración es factible considerar que habría un campo «gravitatorio», pero en un sistema de coordenadas que no esté en aceleración no habrá ninguno. Pero las leyes matemáticas fundamentales de la física deberían ser iguales para todos los observadores, independiente de que el observador esté acelerando o no con respecto a otro. Si no, las leyes fundamentales dependerían de la elección arbitraria por un observador de un sistema de coordenadas determinante, y ese tipo de arbitrariedad no debería darse en las leyes fundamentales. Este principio de «invarianza coordinada general» se halla incorporado a la teoría de la relatividad general. A este respecto, va más lejos de la primera teoría de la relatividad especial de Einstein que sólo exigía que las leyes matemáticas de la física tuviesen la misma forma para observadores que estuvieran moviéndose de manera uniforme en relación los unos con los otros: un movimiento especial a una velocidad constante. Según la teoría relativista del campo cuántico, un campo de gravedad constante crea un baño radiante de partículas cuánticas, como los fotones, a una temperatura determinada. Sería como estar dentro de un horno (por suerte, esta temperatura es muy baja en la fuerza de gravedad de la Tierra). Pero el principio de equivalencia entraña que un campo gravitatorio sea lo mismo que una aceleración. En consecuencia, un observador en aceleración ve un baño de partículas cuánticas creadas por el campo «gravitatorio», mientras que el que está inmóvil no lo ve. Se altera, por tanto, la idea misma de creación y destrucción de partículas cuánticas. No está claro lo que quedará del concepto «partícula cuántica» en la relatividad general, pero en la actualidad este concepto es esencial para la visión que tienen los físicos del micromundo. Los dominios usuales de la relatividad general y de la mecánica cuántica son bastante disímiles. La relatividad general comporta la capacidad de describir la gravedad aplicada para objetos grandes, masivos como estrellas, galaxias, agujeros negros, estructuras cosmológicas, y el propio universo. Con respecto a la mecánica cuántica, ésta se centra en describir lo minúsculo, las estructuras pequeñas del universo, tales como electrones quarks, etc. Por lo tanto, cuando requerimos de la física conocer los diferentes aspectos relacionados con la naturaleza, concurrimos indistintamente a la relatividad general o a la mecánica cuántica para una comprensión teórica, claro que, juntas pero no revueltas. Sin embargo, cuando demandamos conocer razones de comportamiento de aspectos naturales que demandan explicaciones más rigurosas y profundas, hasta ahí llegamos, ya que normalmente se requiere la participación de ambas para lograr un tratamiento teórico apropiado, se nos acaba la gasolina intelectual y se estrangula la capacidad computacional preexistente. Comprender los escenarios del espaciotiempo, «singularidades» de los agujeros negros, o simplemente el estado del universo primario antes de la gran explosión, corresponde a una muestra concreta de lo anteriormente descrito. Son estructura físicas exótica que requieren, por un lado, involucrar escalas masivas enormes (relatividad general) y, por otro, escalas de distancias diminutas (mecánica cuántica). Desafortunadamente, la relatividad general y la mecánica cuántica son, en alguna medida, incompatibles: cualquier cálculo que se intente realizar usando simultáneamente ambas herramientas genera respuestas que, por decir lo menos, absurdas. Esta situación queda en clara evidencia cuando se intenta estimar matemáticamente la interacción de partículas en trazados cortos, como los que se dan en lo que se llama la escala de Planck 10-33cm. Con la teoría de las supercuerdas se pretende resolver el profundo problema que acarrea la incompatibilidad descrita de estas dos teorías a través de la modificación de propiedades de la relatividad general cuando es aplicada en escalas superiores a la de Planck. La TSC's levanta su tesis sosteniendo la premisa que los elementos comitentes fundamentales de la materia no son correctamente descrito cuando sólo determinamos configuraciones de objetos puntos, ya que si se llevaran a distancias de un radio aproximado a la escala de Planck, ellos entonces parecerían como minúsculos apiñamientos de bucles de cuerditas. Los aceleradores de partículas modernos están lejos de poder probar eso, ya que sólo son capaces de llegar a distancias de hasta 10 cm. y, dentro de ese espacio, todavía se ven puros puntitos. Sin embargo, la hipótesis de la TSC's sostiene que la configuración que adquiriría la materia de pequeñísimos rizos o bucles cuando interactúan en cortísimas escalas de distancia presentaría ésta un comportamiento drásticamente distinto al que hasta ahora hemos logrado observar. Ello sería lo que permitiría a la gravedad y a la mecánica cuántica constituir una unión armónica. En la TSC's se propugna que las sesenta partículas elementales, que muchos de nosotros «tradicionalmente» consideramos que por ser ellas indivisibles y que vienen a ser como un punto en el espacio, puntos matemáticos, sin extensión, se transforman en la TSC's en objetos extensos, pero no como esferitas sino más bien como cuerdas. Se consideran como restos en forma de rizo o bucle del cosmos primitivo, tan masivas que un trocito de un centímetro de largo y una trillonésima del grueso de un protón pesarían tanto como un macizo cordillerano. Se cree que estos hipotéticos objetos se crearon durante las llamadas transiciones de fases, períodos críticos en los cuales el universo sufrió un cambio análogo a la forma en que el agua se convierte en hielo o vapor. La primera transición de fase ocurrió una minúscula fracción de segundo después del Big Bang. Cuando el universo niño se enfrió, pasó de un estado de pura energía a uno de energía y materia: La materia se condensó y nació a la existencia y, durante otras transiciones posteriores, procesos similares separaron fuerzas como la nuclear fuerte y la nuclear débil una de otra. A cada estadio, transiciones irregulares pudieron haber creado fallas en el espaciotiempo. Dentro de estos defectos, el espaciotiempo retuvo las fuerzas y la materia de la fase anterior. La premisa básica de la teoría de las supercuerdas es aquella que considera la descripción de la materia y el espaciotiempo a escala de Planck un profundo entretejido. Una descripción sucinta de ello es aquella que contempla un objeto extendido igual que una cuerda (cuerda abierta) u otro que puede cerrarse (cuerda cerrada). Son objetos que se propagan por el espacio de fondo y al hacerlo generan una superficie llamada «hoja de mundo». Los objetos básicos son las cuerdas y la teoría para ellos introduce una constante (de acoplamiento) fundamental la cual es proporcional al inverso de la tensión de la cuerda. El límite puntual o equivalente para bajas energías se obtiene haciendo '0. La unificacion(lo que estoy tratando de encontar)es en sintesis el sgte esquema: Ahora bien, para que una teoría de supercuerdas pueda ser consistente con la teoría del campo cuántico, requiere –por lo menos– que el espaciotiempo esté constituido por diez dimensiones; de no ser así, la teoría resulta inconsistente o anómala. Con diez dimensiones espaciotemporales las anomalías son anuladas con precisión, liberando a la teoría para su consistencia. Claro está, que el hecho de considerar a un espaciotiempo con diez dimensiones, aparece como una contradicción con las observaciones de un espaciotemporal de cuatro, pero no deja de ser interesante para la investigación sobre la naturaleza de nuestro universo el indagar sobre la posibilidad de la viabilidad de una física de diez dimensiones. Ya para 1984, existían varias teorías de supercuerdas en 10 dimensiones clasificadas de acuerdo a los tipos de espinores en las dimensiones. Pero todas estas teorías comportaban una serie de irregularidades anómalas. En ese mismo año ' 84, M.B. Green y J. Schwarz descubrieron un método para anular las anomalías de Yang-Mills, las gravitacionales y los infinitos, al que se le llamó mecanismo de Green-Schwarz, liberando con ello a tres teorías que mostraban inconsistencia. Estas fueron la Tipo I (con grupo de norma SO(32)), Tipo IIA, y Tipo IIB. Por otra parte, en 1984, se presentaron dos nuevas teorías a las que se les llamó heteróticas y que satisfacían el mecanismo de Green-Schwarz, con grupo de norma SO(32), y E8 x E8. Ellas fueron propugnadas por .J. Gross, J.A. Harvey, E. Martinec y R. Rhom. Luego se logró identificar a la heterótica E8 x E8, gracias a los aportes de P. Candelas, G.T. Horowitz y A. Strominger, como la candidata más prometedora para constituirse en una teoría que unificara a las interacciones fundamentales incorporando en forma natural a la gravedad de la relatividad general. En este procesos, se logró diseñar, dentro de los límites de baja energía, una teoría que se asemeja bastante a las GUT's que hemos descritos en secciones precedentes, pero con una ventaja de que, muchas de las propiedades, tales como el número de generaciones de leptones y quarks, el origen del sabor, etc. son deducidos por la teoría en diez dimensiones a través de un mecanismo de compactificación de seis de las diez dimensiones, que trataremos de explicar en las siguientes secciones . Pero resumiendo, podemos señalar que es posible contabilizar la existencia de cinco teorías de supercuerdas que serían consistentes conteniendo gravedad: I, IIA, IIB, Het (SO(32)), y Het (E8 x E8) y que a partir de éstas se llegaría a la obtención de una gran teoría unificada. En la TSC's se sostiene que las cuerdas son objetos unidimensionales extendidos que evolucionan en el espaciotiempo. Pero esta evolución sólo se hace consistente en 10 dimensiones o más, apuntando uno de los aspectos más sorprendentes de la teoría. Las cuerdas forman rizos o bucles y/o se extienden hasta el infinito, vibrando con un ritmo que envía olas ondulantes de gravedad a través del espacio. Puesto que las cuerdas cortas oscilan rápidamente, disipando su energía en unos cuantos millones de años, sólo las cuerdas más largas, con poderosos índices de oscilación, serían los fósiles que todavía seguirían a nuestro alrededor. Pero serían las ya hace tiempo desaparecidas cuerdas cortas las causantes primarias de la creación de los cúmulos de galaxias que hoy observamos. El inconveniente más serio que se presentaba permanentemente en las teorías de cuerdas y también en la TSC's era la dificultad que se tenía, y que aún en algo persiste, para hacer cálculos más precisos. Pero ello, en los últimos años, ha venido siendo abordado con la creación de un conjunto de nuevas herramientas que han permitido soslayar, en alguna medida, las limitaciones matemáticas de la teoría. Estas herramientas son las que se conocen como «dualidad», y aunque la trataremos con alguna detención en una de las siguientes secciones, aquí podemos señalar que se trata de la inserción en las ecuaciones de la teoría de las supercuerdas de un cierto tipo de simetría. Hasta ahora, sólo queda esperar para ver si los nuevos modelos matemáticos cumplen un rol semejante al que sucedió con el que, finalmente, se aplicó para desarrollar antimateria y, con ello, hacer posible predicciones verificables en forma experimental para la teoría de las supercuerdas. Podemos concebir que algunos aspectos de la teoría no se encuentran alejados de los ya experimentados, ya que hay que tener presente que en las observaciones astrofísicas es posible comprobar teorías de partículas. Para ello, basta recordar de que lo que hoy día se ve del universo, es el la radiografía del pasado y, aquí se nos da una forma de poder abordar la TSC, ya que si pensamos en el universo retrospectivamente hacia el estado en que las densidades y las energías son cada vez mayores, se llega a un momento en que todas las predicciones de la teoría de las supercuerdas se convierten en importantes. En este sentido el universo es un laboratorio de una gran eficiencia experimental para comprobar teorías. Se supone que el Big Bang, que dio origen al universo, distribuyó la materia regularmente a través del espacio. De lo anterior, tenemos pruebas en la radiación cósmica de fondo que nos llegan con igual intensidad desde todas direcciones. Pero el quid es que las evidencias observacionales también revelan una gran grumosidad del universo: galaxias y cúmulos de galaxias parecen producirse en la superficie de interconectados vacíos parecidos a burbujas, lo que algunos han comparado con un queso suizo. Ahora, cómo es que las supercuerdas fueron, entonces, capaces de generar esas estructuras observadas a gran escala. Una hipótesis propugna que la materia en el universo primitivo sin rasgos distintivos se coaguló alrededor de las supercuerdas, atraída por su poderosa gravedad. Otra idea opuesta a esa hipótesis es de que la presión de la radiación electromagnética de las cuerdas empujó lejos a la materia. Si las cuerdas fueron el andamiaje subyacente sobre el que se construyó el universo, podrían hallarse pruebas indirectas de su existencia en las observaciones de tipos específicos de lentes gravitacionales. Otra prueba, menos fácil de encontrar, sería el susurro que dejan atrás las ondas de gravedad junto a esos hoy desaparecidos perfiles cósmicos. Aunque muchos de los físicos que han tomado para sus trabajos a las supercuerdas subrayan que con ellas se podría llegar a alcanzar una descripción completa de las fuerzas fundamentales de la naturaleza, no obstante señalan que igual quedarían muchísimas preguntas científicas sin contestar. En principio, una teoría del universo microscópico es responsable de las propiedades físicas de otros aspectos observables, pero en la práctica -y tan sólo hablando de funciones del pensamiento experimental- es imposible matemáticamente pasar de una a otra, ya que se requeriría un poder de computación inimaginable, incluso con computadoras de dentro de cien años. Sin embargo, existen otros teóricos que han visto en ella la posibilidad de contar con una herramienta que les permita, ahora, conseguir avanzar hacia una descripción unificada de todas las fuerzas del universo y de todas las partículas elementales que dan forma a la materia, de manera de poder formular _una teoría del todo_. Unificación ésta que, en el mundo de la física, es la más cara aspiración de la generalidad de los científicos. Creemos que tiene que existir esta unificación porque se ha unificado la radiactividad con el electromagnetismo en la teoría electrodébil dentro del marco de una confirmación experimental. Pero está por verse si son las supercuerdas el camino correcto o seguirá siendo necesario seguir desarrollando otros campos de investigación o, por último, asumir la decisión de reformular teorías que por sus aciertos generales –especialmente en lo macrocósmico– han sido ritualizadas y, quizás también, causantes de un encapsulamiento en la evolución de la física teórica. Para poder explicarnos el universo observable, además de las ecuaciones que describen el universo microscópico, se requieren conocer las condiciones iniciales y, tan solo entonces, podríamos empezar a entender cuales han sido los pasos de su evolución. ¿Serán las supercuerdas que logren ese objetivo? Por ahora, no se ve nada claro que se pueda estructurar una teoría de las condiciones iniciales. No se observa que podamos tener la capacidad como para explicar todo lo sucedido o deducir matemáticamente todo lo acontecido. La Tierra existe y nosotros estamos en ella, pero ello no lo podemos explicar a partir de un principio, ya que para ello solamente contamos con herramientas probabilísticas, como es el caso de la mecánica cuántica donde se dan frecuentes accidentes mecanicocuánticos. VIDEOS PARA LA GENTE QUE DETESTA LEER...JAJJA link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=CwVkodsEt5c link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=I6O7wig3wpk BUENO CHICOS ESPERO LES HAYA GUSTADO EL POST...GRACIAS X VISITAR...COMENTAR NO CUESTA NADITA