🧵¿Qué es la Teoría de Cuerdas? Desde sus inicios hasta sus principales características, hoy hablaremos de una teoría de la Física bastante controversial. Porque #TúLoPediste, abro carrete de cuerdas🤭. (1/25)
Desde el nacimiento de la Relatividad General de Einstein, se ha intentando tener una única teoría que nos permita comprender todo, desde las partículas hasta las interacciones, incluyendo la gravedad: una Teoría del Todo😱.(2/25)
Una Teoría del Todo nos permitiría explicar lo que ocurrió los segundos después del Big Bang 🌌, en donde las temperaturas y la densidad eran muy altas🌡️, o lo que ocurrió incluso antes. Pero, ¿Por qué se ha hecho tan difícil tener una? 🤷♀️(3/25)
Actualmente tenemos dos teorías muy exitosas que son usadas para comprender el universo: la Relatividad General (RG) y la Física de Partículas (FP). La FP es consistente con la Mecánica Cuántica, pero no pasa lo mismo con la RG, la teoría de gravedad🥺. (4/25)
La principal cuestión es que la inclusión de la gravedad (propiedad geométrica del espacio-tiempo⏳) es complicada y no figura normalmente en las teorías de lo "pequeño", como la Cuántica. Este problema de unificación es la principal motivación de la Teoría de Cuerdas (TDC)(5/25)
La TDC fue desarrollada a finales de los '60 con el propósito de describir la interacción fuerte👏🏽. Esta teoría suponía que los hadrones estaban conectados por "cuerdas" o tubos de energía 🧶. Sin embargo, la evidencia experimental derrumbó...(6/25)
...esta propuesta cuando se descubrió que los quarks estaban realmente "conectados" por los gluones😔. Así, se posicionó la Cromodinamica Cuántica como la mejor teoría para explicar esta interacción quedando rezagada la TDC. (7/25)
En su primera formulación, la TDC involucraba muchas partículas, dentro de las cuales aparecía espontáneamente en la teoría una partícula sin masa de espín 2🤷🏽♀️. La posterior correspondencia de esta partícula con el gravitón (partícula fundamental hipotética portadora... (8/25)
...de la interacción gravitatoria) permitió incluir la gravedad como variable en los modelos cuánticos, e, incluyendo el efecto de las fuerzas restantes en las demás partículas, hizo que la TDC se convirtiera en una fuerte candidata a Teoría del Todo (1974, Scherk-Schwarz)(9/25)
Es así como ocurre la 1° revolución de la teoría de cuerdas (1984-1987), en una época en donde la teoría se estableció como una idea prometedora de unificación de la física.
¿Qué plantea la teoría de cuerdas en esta nueva formulación?❓(10/25)
En la TDC las partículas pasan de ser puntos materiales para convertirse en objetos unidimensionales vibrantes conocidos como cuerdas😲. Puedes imaginar las cuerdas vibrando en una guitarra luego de darles un pequeño golpecito, pero muuucho más pequeñas y delgadas. (11/25)
La TDC establece entonces que la realidad está formada por excitaciones de estas cuerdas diminutas. Si observamos una manzana muuuuy de cerca, veríamos los átomos y las partículas que los componen: electrones, protones, neutrones. (12/25)
Si miramos los protones⚛️ más de cerca veríamos que están compuestos de quarks. Pero, ¿Si miramos más allá para ver de qué están compuestos los quarks? La TDC plantea que veríamos que los quarks están compuestos de filamentos vibrantes: una cuerda.(13/25)
Los diferentes modos de vibración de estas cuerdas representarían las diferentes partículas que conocemos, de la misma forma que las diferentes vibraciones en las cuerdas de la guitarra nos dan un sonido diferente🎸. No importa de qué están hechas, pero sí el cómo vibran.(14/25)
Dentro de las principales características de una cuerda están que tienen un solo parámetro ajustable, poseen tensión, no poseen estructura interna, pueden ser clásicas o cuánticas y estar abiertas o cerradas. Además pueden torcerse, vibrar y plegarse. (15/25)
En sus inicios, aparecieron 5 teorías de cuerdas que más tarde fueron identificadas como límites de una sola teoría: la Teoría M (Edward Witten). Esta teoría unifica las 5 teorías de supercuerdas con la supergravedad en 11 dimensiones (2° revolución de las cuerdas). (16/25)
La Teoría M es más general. Contiene no solo cuerdas, sino objetos de mayor y menor dimensionalidad como las p-branas (p=1 es una cuerda, p=2 es una membrana) y las D-branas (cuerdas abiertas)😱. (17/25)
Una TDC consistente necesita de muchas dimensiones. Cada evento en nuestro mundo puede ser etiquetado con 4 coordenadas (3 espaciales y una temporal). Pero la teoría de cuerdas vive y necesita de ¡10 DIMENSIONES ESPACIALES!😱😲 por lo que necesitaríamos de 11 coordenadas. (18/25)
El hecho de asumir tantas dimensiones adicionales es poco intuitivo🫣, por lo cual se debe recurrir al proceso de compactación de las dimensiones adicionales. En este proceso, las dimensiones extras son envueltas en sí mismas, es decir, se arrugan en un pequeño...(19/25)
...espacio comparable a la longitud de la cuerda, razón por la cuál no las vemos. Puedes comparar lo que ocurre en estas dimensiones, con la forma en que se enrollan las cadenas de ADN🧬 en las células. Una célula puede tener 2 metros de ADN contenidos en un...(20/25)
...espacio microscópico. En el caso de las células, éste espacio es tan pequeño que origina que no podamos detectar esas dimensiones extras. Sólo podríamos detectarlas de forma indirecta por cómo se mueven en el espacio-tiempo. (21/25)
El principal problema de aceptación de la TDC es que no tiene poder predictivo. Además, carece de evidencia experimental lo que ha hecho que sea considerada por muchos como una teoría fallida, o incluso una pseudociencia incapaz de hacer predicciones.(22/25)
Los aceleradores de partículas como el gran colisionador nos han permitido estudiar las interacciones fundamentales, pero en este tipo de procesos los efectos gravitatorios son insignificantes y las energías no son suficientes para detectar las...(23/25)
...dimensiones extras. Así que nuestros aceleradores modernos no funcionan y los estudios hasta ahora se concentran en el espectro de teórico de la Física🥲. Esto no significa que la TDC está descartada, sin embargo a pesar de su indiscutible belleza matemática...(24/25)
...es por ahora una propuesta más.
Por ahora, seguimos en la búsqueda de una teoría del todo que sea única, predictiva y que nos permita entender todo el comportamiento de nuestro maravilloso pero complejo universo🌌.
¡Gracias por leerme y compartir! (25/25)
Algunas referencias:
quantamagazine.org/why-is-m-theor….
advancedsciencenews.com/string-theory-…
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