Ensayo Final Supercuerdas

8/18/2019 Ensayo Final Supercuerdas

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Cuántica Para Todos y Para Todo

¹ E-mail: [email protected] Cód.: 02215378 Ingeniería Civil² E-mail: [email protected] Cód.: 02215497 Ingeniería Civil

Teoría de Supercuerdas

Hernán Stephen Cruz Díaz ¹

Laura Rocío Piracón Sánchez ²

La teoría de las cuerdas, a menudo llamada la "teoría de todo", es una ciencia

relativamente joven, que incluye conceptos tan poco usuales como las

supercuerdas y las dimensiones extra. Los científicos tienen la esperanza de que

con la teoría de cuerdas se encuentre uno de los mayores misterios del universo,

es decir, ¿Cómo la gravedad y la física cuántica encajan entre sí? Y en ese orden

de ideas, ¿de qué está hecho el mundo? La materia que encontramos a nuestro

alrededor está compuesta de átomos, los cuales a su vez están formados de sólo

tres componentes básicos: electrones que según algunos modelos atómicos, como el

de Rutherford, se encuentran girando alrededor de un núcleo compuesto de

neutrones y protones. El electrón es realmente una partícula fundamental, que

pertenece a una familia de partículas llamadas leptones; pero los neutrones y

protones están hechos de partículas más pequeñas, llamadas quarks. Los quarks,

hasta donde sabemos, son los componentes más elementales.

También en nuestro universo existen cuatro fuerzas fundamentales: la gravedad, el

electromagnetismo, y las interacciones débil y fuerte. Cada una de estas es

producida por partículas fundamentales que actúan como portadoras de la fuerza.

El ejemplo más familiar es el fotón, una partícula de luz, que es la mediadora de

las fuerzas electromagnéticas. (Esto quiere decir que, por ejemplo, cuando un imán

atrae a otro objeto, es porque ambos objetos están intercambiando fotones.) El

gravitón es la partícula asociada con la gravedad, lo cual es prácticamente es undecir ya que hasta el día de hoy no se ha podido encontrar alguno en el

laboratorio. La interacción fuerte es producida por ocho partículas conocidas como

gluones. La interacción débil (que de débil solo tiene el nombre, ya que en cortas

distancia es mucho más fuerte que la gravedad), es transmitida por tres partículas,

los bosones W+, W- , y Z.


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La teoría de las supercuerdas ha aparecido para ser una de las más prometedoras

teorías microscópicas de la gravedad, ya que a pesar de que esta es la fuerza más

conocida por nosotros y la más familiar, no tiene una teoría cuántica como tal

que incluya la existencia de unos supuestos gravitones que funcionen como

partículas que transmitan esta fuerza. Y además, no solo intenta explicar la

gravedad, sino que va mucho más allá: pretende ser una descripción completa,

unificada, y consistente de la estructura fundamental de nuestro universo. Por lo

que también incluye las fuerzas elementales ya mencionadas: el electromagnetismo,

la interacción débil y la interacción fuerte. Por esta razón es la que se le otorga el

título de “la teoría del todo”.

La idea esencial detrás de la teoría de cuerdas es la siguiente: todas las diversaspartículas fundamentales son en realidad solo manifestaciones diferentes de un

objeto básico: una cuerda pues normalmente nos imaginaríamos que un electrón,

por ejemplo, es un punto, que según la definición es un objeto sin masa, densidad,

ni estructura interna. Un punto no puede hacer nada más que moverse. Pero, si la

teoría de cuerdas es correcta, utilizando un microscopio muy potente, que de

pronto nunca obtengamos, nos daríamos cuenta que el electrón no es en realidad

un punto, sino un pequeño lazo, una cuerda diminuta. Una cuerda puede hacer

algo además de moverse—

puede oscilar de diferentes maneras. La comparaciónprincipal es con las cuerdas de un instrumento como el violín, que de acuerdo con

la frecuencia y la amplitud de su onda, produce un sonido distinto. De igual

manera si alguna de estas supercuerdas oscila de cierta manera entonces, desde

lejos, incapaces de observar de qué se trata realmente de una cuerda, vemos un

electrón. Pero si oscila de otra manera, entonces vemos un fotón, o un quark, o

cualquier otra de las partículas del modelo estándar. De manera cuando se

amplifica la frecuencia de la oscilación de la cuerda, la estructura de la materia va

a cambiar por lo que existirían infinitas posibilidades por lo que, si la teoría de

cuerdas es correcta, el mundo entero, en su estado más fundamental, está hecho

solo de cuerdas.

Lo más sorprendente acerca de la teoría de cuerdas es que una idea tan sencilla

funciona, por ejemplo es posible obtener una extensión del modelo estándar de la


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física de partículas en una teoría que describe las relaciones entre las

interacciones fundamentales conocidas con partículas elementales que componen

toda la materia. El cual ha sido verificado experimentalmente con una precisión

extraordinaria a partir de una teoría de cuerdas. Pero es importante aclarar que,

hasta el momento, no existe evidencia experimental alguna de que la teoría de

cuerdas en sí sea la descripción correcta del mundo que nos rodea. Esto se debe

principalmente al hecho de que la teoría de cuerdas está aún en etapa de

desarrollo. Conocemos algunas de sus partes; pero todavía no su estructura

completa, y por lo tanto no podemos aún hacer predicciones concretas. En años

recientes ha habido muchos avances extraordinariamente importantes y

alentadores, los cuales han mejorado radicalmente nuestra comprensión de la

teoría.

Este esquema teórico para explicar todas las partículas y fuerzas fundamentales

de la naturaleza en una sola teoría que modela las partículas y campos físicos

como vibraciones de delgadas cuerdas supersimétricas que se mueven no solo en

las 4 dimensiones del espacio –tiempo, sino que algunas versiones han afirmado la

existencia de hasta 11 dimensiones para justificar su comportamiento. Para unificar

la mecánica cuántica y la relatividad, un nuevo conjunto de conceptos llamado la

teoría de supercuerdas, que si llegase a ser efectiva, podría ser uno de los mayoreslogros en la física cuántica.

Quizá la teoría de las cuerdas llegue a explicarnos todo lo que puede existir en la

naturaleza desde las partículas más pequeñas a los confines del universo utilizando

una misma base, estos diminutos hilos de energía brillante llamados supercuerdas.

Pero estas dos teorías anteriores no son compatibles, ya que primero observamos

los átomos de mayor tamaño, en la relatividad de Einstein nos muestra el

funcionamiento de la gravedad. Este no explica que el espacio es como una cama

elástica en la cual los planetas pueden deformar y estirar, según esta teoría dichas

curvaturas es lo que llamamos gravedad es decir la atracción gravitacional que

mantiene la tierra alrededor del sol no es más que nuestra tierra siguiendo los

contoneos que forma el sol.

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_de_part%C3%ADculashttp://es.wikipedia.org/wiki/Interacciones_fundamentaleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADcula_elementalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADcula_elementalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Interacciones_fundamentaleshttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_de_part%C3%ADculas


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Por el contrario en el mundo de la cuántica no se puede analizar todo las leyes

de la cuántica son muy diferentes a los que estamos acostumbrados. Las leyes de

la cuántica aseguran que el tejido del espacio se vuelve accidentado y caótico. El

espacio se modifica y se distorsiona tanto que los conceptos tradicionales por

ejemplo como es derecha e izquierda, arriba y abajo, antes y después se

desmoronan. En el mundo de la cuántica no se puede analizar todo se trata de un

mundo intrínsecamente frenético. Es en definitiva un universo anti-determinista,

donde los comportamientos cuánticos son mayoritariamente provocados al azar y

las mayores posibilidades son las que se obtienen al ser observado por un ser

inteligente.

Una característica importante de esta teoría, es que inicialmente se trataban a laspartículas fundamentales como objetos sin dimensión, mientras que estas cuerdas

tendrían hasta una dimensión propia, estas no tienen altura, pero que tienen una

longitud, por lo general que es un punto decimal seguido de 32 ceros y

un 1. Esta longitud es muy pequeña en comparación con las escalas de longitud

que razonablemente podemos medir, por lo que estas cadenas son tan pequeñas

que casi parecen partículas puntuales. Sin embargo, su naturaleza fibrosa tiene

implicaciones bastante importantes. Estas cuerdas tienen ciertos modos de vibración

que se pueden caracterizar por varios números cuánticos tales como la masa, elespín, etc. La idea básica es que cada modo lleva un conjunto de números

cuánticos que corresponden a un tipo distinto de partícula fundamental. Esta es la

unificación final: todas las partículas fundamentales que conocemos puede ser

descrito por un objeto, una supercuerda.

Esta teoría, a pesar de que uno de sus objetivos es unir a todas las fuerzas del

universo en una sola, ya que solo existe un universo conocido y no puede haber

una física que explique los elementos microscópicos y cuánticos, y otra que

explique los objetos macroscópicos como los planetas, tiene 5 postulados diferentes

y al parecer también correctos. Es un poco contradictorio, pero aún no se han

desarrollado lo suficiente esta teoría para descartar algunos de estos postulados,

aunque existe también la posibilidad que estas 5 teorías se puedan también unir,

ya que sería el reflejo de una única y posiblemente verdadera teoría, la llamada


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teoría M o teoría universal planteada inicialmente por Edward Witten, uno de los

más grandes físicos de la actualidad. Con este planteamiento se inició una nueva

investigación de esta teoría llamada segunda revolución de supercuerdas. Otro de

los postulados es que las cuerdas se podrían estirar en una dimensión creando

unas especies de membranas que con la energía suficiente podría ser tan grande

que encerraría nuestro universo en una supermembrana y probablemente también

nos separe de los llamados también universos paralelos, cada uno con su propia

historia y su propio desarrollo.

Esta superteoría incluye desde los compuestos que podrían tener las partículas

fundamentales, hasta gigantescas membranas de energía y universos paralelos. Es

una de las teorías más prometedoras de la física moderna que también intentareconciliar el universo relativista postulado por Albert Einstein con el universo

cuántico, también defendidos por muchos grandes físicos modernos. El

planteamiento se encuentra aún en desarrollo y en distintas pruebas para verificar

su veracidad, pero es cierto que paso a paso nos acercamos a una teoría que

explique el universo en su totalidad.

Bibliografía:

El universo elegante: Supercuerdas, Dimensiones ocultas y la búsqueda de laTeoría definitiva por Brian R. Greene.

The Search for Superstrings, Symmetry, and the Theory of Everything por

John R. Gribbin.

http://superstringtheory.com/index.html

http://science.portalhispanos.com/

http://web.mit.edu/

http://es.wikipedia.org/
http://superstringtheory.com/index.htmlhttp://superstringtheory.com/index.htmlhttp://science.portalhispanos.com/http://science.portalhispanos.com/http://web.mit.edu/http://web.mit.edu/http://es.wikipedia.org/http://es.wikipedia.org/http://es.wikipedia.org/http://web.mit.edu/http://science.portalhispanos.com/http://superstringtheory.com/index.html

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