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Posts Tagged ‘Teoría M’

-HISTORIA:

Todo empezó cuando en 1968 un joven físico que trabajaba en el CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire u Organización Europea para la Investigación Nuclear) intentando averiguar el porqué de algunas propiedades de la fuerza nuclear fuerte, descubre que la función beta de Euler describe ciertas propiedades de algunas partículas. Sin embargo, nadie sabía el por qué o la explicación de dicha fórmula.

Dos años después, Yoichiro Nambu, Holger Nielsen y Leonard Susskind demostraron que si se toma como cuerdas unidimensionales que vibran a las partículas elementales, eran sus interacciones nucleares las que se describían perfectamente por la fórmula de Euler. Así nació la Teoría de Cuerdas.
Pero la teoría predecía muchas cosas que iban en contra de las observaciones. Aún así, algunos científicos siguieron defendiéndola, y en 1974, Schwarz y Jöel Scherk se dieron cuenta de que ciertos patrones vibratorios se correspondían con algunos patrones de movimiento del gravitón. De este modo la Teoría de Cuerdas pasó de ser una teoría de la fuerza nuclear fuerte a ser una teoría del todo, englobando a la gravedad.

La “Primera Revolución de Supercuerdas” ocurrió de 1984 a 1986, cuando muchos científicos comenzaron a investigar y defender dicha teoría. Posteriormente, en la “Conferencia de Cuerdas en 1995” comenzaría la “Segunda Revolución de Supercuerdas”, en la que participó el ya nombrado Edward Witten.

– LA TEORÍA DE CUERDAS:

Para entender al menos un poco de la Teoría de Supercuerdas, debemos primero acercarnos al modelo de física aceptado actualmente. Este es el Modelo Estándar.
El Modelo Estándar es el modelo más completo conseguido hasta el momento, y que ha pasado las pruebas del falsacionismo de Karl Popper. De acuerdo con este, las partículas elementales serían los leptones y los quarks (de cada uno de los cuales existen seis tipos). Teniendo en cuenta el color de los quarks (una de sus propiedades) y que cada partícula tiene su antipartícula, obtendríamos 12 leptones y 36 quarks (los 6 tipos por los 3 colores posibles).
Las partículas compuestas por los últimos se llamarían hadrones: los mesones los formados por un quark y un antiquark, y los bariones serían los formados por tres quarks (o tres antiquarks, las antipartículas de los quarks). En 2004 se demostró teóricamente la existencia de partículas con cinco quarks, como el teta +, formado por cuatro quarks y un antiquark.

El Modelo Estándar también explica cómo interaccionan dichas partículas entre sí. Según dicho modelo, existen cuatro fuerzas: la fuerza gravitatoria (en la que las “partículas mediadoras” serían los gravitones, aún no detectados), la fuerza electromagnética (en la que las partículas mediadoras serían los fotones), la fuerza nuclear fuerte (en la que las partículas mediadoras serían los gluones) y la fuerza nuclear débil (con las partículas W y Z como partículas mediadoras). Con cada interacción se obtendrían, respectivamente, la masa, la carga eléctrica, el color y la carga débil.

La Teoría de Supercuerdas, complementada con la Teoría M (unificación de las 5 teorías de cuerdas), es un modelo fundamental de la física teórica que defiende que todas las partículas al parecer elementales, como los electrones, están compuestos de “cuerdas”, que se pueden mover de distintas formas (mientras que el electrón concebido fuera de dicha teoría, al ser un punto, no podría). Para ver el tamaño del que serían las cuerdas, puedes seguir el siguiente enlace: http://htwins.net/scale2/  En él, las cuerdas se situarían en el mismo orden que la longitud de Plank (〖Lp=1.61619•10〗^(-35)).

La Teoría de Supercuerdas también intenta ser una teoría que unifique lo más grande con lo más pequeño, Einstein con Plank (refiriéndose únicamente a sus teorías, no a sus logros), pasando por Newton. Es decir, una Teoría Unificadora que explique las cuatro fuerzas sin excluir a la gravedad. Así, la Teoría de Supercuerdas propone la existencia del gravitón, encargado de transmitir la gravedad igual que los fotones la fuerza electromagnética.

La Teoría de Supercuerdas surge al intentar responder a la pregunta (que el Modelo Estándar no puede responder) de por qué las partículas elementales tienen las propiedades que tienen, y que han hecho posible el Universo en el que estamos. Pues bien, siguiendo la Teoría de Supercuerdas, la cuestión se resuelve de un modo quizá demasiado simple: según dichas cuerdas o filamentos se muevan, se observará un electrón, un quark, un fotón,… es decir. La partícula tendrá unas determinadas propiedades (masa, spin,…). Según dicha teoría, las partículas elementales pasarían también a tener estructura interna (por lo que dejarían de ser elementales), y dejarían de tener dimensión cero para moverse en un espacio-tiempo del tipo Kaluza-Klein. Este estaría formado por las cuatro dimensiones habituales, seis dimensiones compactificadas en forma de Calabi-Yau, y una que las engloba (de acuerdo con la Teoría M, propuesta en 1995 por Edward Witten, otro monstruo de la física).
Forma de Calabi-Yau:

calabiyau

Las 7 dimensiones invisibles (nosotros percibimos las 3 del espacio, x, y, z, y la del tiempo), de tamaño menor que el de un átomo, forman membranas, o branas, de tamaños del orden del Universo. Esto podría suponer que el nuestro también está ubicado sobre una brana, pero con más dimensiones. Así las otras branas alojarían otros universos “paralelos”, los cuales no percibiríamos. Las interacciones, menos la gravedad, estarían representadas por cuerdas unidas por sus extremos a la brana en la que nos encontramos. La gravedad se transmitiría mediante el gravitón, representado por cuerdas cerradas que, al no estar unidas a ninguna brana, podrían pasar de un universo a otro, lo que daría también explicación a por qué la gravedad es la interacción más débil, con mucha diferencia. Aún así, este concepto de “universo paralelo” es muy diferente al que la ciencia ficción nos ha inculcado. En estos universos no habría vida, porque las partículas cuánticas, al tener otro peso, no podrían formar enlaces y, por tanto, tampoco moléculas.

Pero no todo es perfecto en la Teoría de Cuerdas. Si ya es difícil concebir que haya esa cantidad de dimensiones, aún más difícil es aceptar que de la Teoría de Cuerdas surge la idea de una superabundancia de universos compatibles con el nuestro.
Además, la Teoría de Supercuerdas y la Teoría pueden no ser falsables, lo que, según Karl Popper, las introduciría en el mismo saco que las pseudociencias, debido, por ejemplo, a que las dimensiones que tanta consistencia matemática le dan no son observables, y por ello rompen las normas del falsacionismo. Aquí un vídeo de Richard Feynmann dejando claro en una clase el método científico:

• Big Bang en la Teoría de Cuerdas:

La Teoría del Big Bang defiende que el Universo se creó a partir de una explosión cosmológica. Pero la física actual, las ecuaciones de Einstein no pueden explicar mediante sus ecuaciones el punto de inicio del Big Bang, llamado por ello singularidad cósmica. ¿O sí?

Según la Teoría de Cuerdas, el Universo, antes de su expansión, era una brana inestable que decayó en muchos bucles (cuerdas cerradas) para formar por fin el Universo. Siguiendo la Teoría M, componente de la Teoría de Cuerdas ideada por Edward Witten, todo ello se habría producido por el choque entre dos branas.

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Edward Witten (arriba), y esquema del Big Bang según la Teoría M (abajo).

multiversowiki

-VIDEOS:
-Aquí dos vídeos de la Teoría de Cuerdas:

• Concisa aclaración de la Teoría de Cuerdas a partir de una escena de The Big Bang Theory:

• Michio Kaku explica brevemente la Teoría de Cuerdas:

-El documental “El Universo Elegante”, de Brian Greene, entero:

http://yosoyubik.wordpress.com/2007/05/11/la-teoria-de-cuerdas-el-universo-elegante-y-los-viajes-en-el-tiempo-parte-2/

-Otros enlaces interesantes:

• Susskind hablando de Feynmann

• Una de las charlas de Brian Greene, esta vez en TED:

-BIBLIOGRAFIA:

• El Universo Elegante, de Brian R. Greene, documental y libro.
• Slate.com
• Muyinteresante.com
• Youtube.com

Guzmán Calleja, 1º de Bachillerato.

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