Cosmología

Teoría de cuerdas

Vivimos en un universo complejo en el cual buscamos la forma de entender la naturaleza. Las constantes preguntas sobre nuestro origen y sobre la composición del mundo ha llevado a los científicos a realizar grandes progresos para encontrar respuestas y entre las teorías que han surgido, la teoría de cuerdas es una de las más ingeniosas. La teoría de cuerdas es una de las ideas más brillantes, controvertidas y que aún no ha sido probada en el campo de la física. En las últimas décadas, la teoría de cuerdas ha sido la teoría más prometedora para poder explicar una teoría microscópica de la gravedad e intenta proporcionar una descripción completa, unificada y consistente de la estructura fundamental de nuestro universo. También es conocida como la teoría del todo.

¿Qué es la teoría de cuerdas?

La teoría de cuerdas es la que nos brinda más expectativas en cuanto a unificar los grandes elementos que forman la naturaleza: el electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte, fuerza nuclear débil y la gravedad. Básicamente une la física cuántica y la relatividad.

Explicación de la teoría de cuerdas

La materia está compuesta de átomos, y éstos están formados por tres componentes básicos: electrones que giran alrededor de un núcleo compuesto de neutrones y protones. El electrón es una partícula fundamental y los neutrones y protones están hechos de partículas más pequeñas, conocidas como quarks. Lo que conocemos sobre la composición subatómica del universo se resume en el Modelo Estándar de física de las partículas. Existen cuatro diferentes fuerzas fundamentales en el universo: la gravedad, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares débiles y fuertes. Cada una de ellas es producida por partículas fundamentales que actúan llevando fuerza. El más común de estos es el fotón, una partícula de luz, que es el mediador de las fuerzas electromagnéticas. El gravitón es la partícula asociada con la gravedad. La fuerza fuerte es llevada por ocho partículas conocidas como gluones. Finalmente, la fuerza débil es transmitida por tres partículas, la W +, la W- y la Z. El comportamiento de todas estas partículas y fuerzas se describe en el Modelo Estándar, con una notable excepción: la gravedad.

Por razones técnicas, la fuerza gravitatoria, la más familiar en nuestra vida cotidiana, ha demostrado ser muy difícil de describir microscópicamente. Este ha sido durante muchos años uno de los problemas más importantes de la física teórica: formular una teoría cuántica de la gravedad. En las últimas décadas, la teoría de cuerdas se ha convertido en la teoría más prometedora para explicar la gravedad intentando brindar una descripción completa, detallada y consistente de la estructura fundamental de nuestro universo. La teoría de cuerdas entonces nos dice que las partes pequeñas del universo son filamentos de energía y que pueden vibrar, produciendo con cada vibración un tipo diferente de partículas con cualidades diferentes. Estas cuerdas son más pequeñas que un quark por lo que no pueden ser vistas.

Quién propuso la teoría de cuerdas

La teoría de cuerdas fue propuesta primeramente por Jöel Scherk y John Henry Schwarz, quienes en el año 1974 publicaron un artículo en el que demostraban la teoría basada en objetos unidimensionales o cuerdas en lugar de partículas puntuales que podían describir la fuerza gravitatoria.

Antecedentes

Historia de la teoría de cuerdas

En 1968, el físico Gabriele Veneziano buscaba encontrar un sentido lógico para la fuerza nuclear. Veneziano había trabajado por mucho tiempo en este problema, hasta que se dio cuenta de que una esotérica fórmula inventada dos siglos antes con fines matemáticos, la función beta de Euler, parecía ajustarse a la descripción de numerosas propiedades de partículas que interaccionan fuertemente entre sí.

En 1970 Yoichiro Nambu, Holger Nielsen y Leonard Susskind, revelaron los principios físicos, hasta entonces desconocidos, que se ocultaban detrás de la fórmula de Euler. Demostraron que, si se construía un modelo de partículas elementales viéndolas como pequeñas cuerdas vibratorias unidimensionales, sus interacciones nucleares se podrían describir con toda exactitud mediante la función de Euler. De acuerdo con ellos si los trozos de cuerda eran lo suficientemente pequeños, podrían seguir pareciendo partículas puntuales y, por consiguiente, podrían ser coherentes con las observaciones experimentales.

En 1984, Green y Schwarz demostraron cómo resolver el conflicto cuántico de la teoría de cuerdas y demostraron que la teoría podía abarcar las cuatro fuerzas y todo tipo de materia.

Qué problemas presenta

Uno de los problemas es que la teoría necesitaba la existencia de un espacio multidimensional, y nuestro Universo tiene cuatro dimensiones y el segundo gran problema que enfrentó fue que solamente funcionaba para algunos tipos de partículas y no para todos, únicamente para los llamados bosones; y de esta manera dejaba por fuera todos los quarks, electrones y otras partículas.

Escrito por Gabriela Briceño V.
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