jueves, 2 de noviembre de 2006

Rizando el rizo:la alternativa a la teoría de cuerdas

Hace poco encontré este artículo en The Economist y me pareció lo suficientemente interesante como traducirlo y ponerlo a disposición de los hispanohablantes. Una nueva “teoría del todo” está ganando terreno.

A los físicos les gusta tener todo limpio y ordenado. Asumen que el universo debe estar gobernado por un solo conjunto de reglas y están por lo tanto molestos, por el momento, por tener que basarse en dos conjuntos. Uno, llamado mecánica cuántica, describe las pequeñas partículas fundamentales de las que consiste la materia y las fuerzas mediante las que interactúan esas partículas. El otro, llamado relatividad general, describe la fuerza de la gravedad, que mantiene a los objetos grandes juntos.

El reconciliar estas dos descripciones universales ha ocupado las mentes de algunos de los físicos más brillantes, pero falta aún un resultado incontestable. Hasta hace poco, la esperanza más extendida era que alguna versión de una idea llamada teoría de cuerdas prevalecería. Pero la teoría de cuerdas ha estado presente durante décadas sin suministrar lo que se esperaba de ella, y este fallo ha envalentonado a los protagonistas de una explicación alternativa a dar un paso adelante.

La teoría gravitatoria cuántica de bucles, como se conoce a esta rival, fue soñada en 1986 por Abhay Ashtekar, de la Universidad Estatal de Pennsylvania. Rescribió las ecuaciones de la relatividad general para hacerlas compatibles con la mecánica cuántica. Sin embargo, realmente despegó como alternativa a la teoría de cuerdas cuando fue recogida por Lee Smolin, ahora en el Instituto Perimeter de Waterloo, Ontario, y Carlo Rovelli, de la Universidad de la Méditerranée en Francia. Juntos desarrollaron la idea del Dr. Ashtekar para mostrar que el espacio y el tiempo no son lisos, como requiere la relatividad general, sino que viene en minúsculos y claros pedacitos.

Esta granulosidad surge de lo que es la diferencia más importante entre las dos teorías. Los teóricos de las cuerdas piensan que el mundo está hecho e materia que existe independientemente del espacio y el tiempo. La materia en cuestión consiste de partículas que están formadas a partir de diferentes vibraciones de “cuerdas”. (Las cuerdas se llaman así porque vibran de una manera que es similar, al menos matemáticamente, a las vibraciones de las cuerdas de un instrumento musical.) De acuerdo con la teoría de cuerdas, el espacio y el tiempo son un fondo fijo que tiene una estructura geométrica – un escenario estable en el que la representación de la naturaleza tiene lugar.

La teoría gravitatoria cuántica de bucles es, en la jerga, independiente del fondo. Esto significa que los teóricos que trabajan en ella creen que las leyes de la naturaleza pueden ser expuestas sin hacer ninguna suposición previa acerca de la geometría del espacio y el tiempo. El espacio y el tiempo son meras consecuencias de estas leyes. La teoría gravitatoria cuántica de bucles puede ser visualizada, como su nombre indica, como una malla de rizos. Según sus reglas, no tiene sentido dónde existe esta malla en espacio y el tiempo, porque la malla es la sustancia de las que el espacio y el tiempo están compuestos.


Esto es significativo porque altera radicalmente la comprensión que los físicos tienen de la realidad. El espacio ya no es el escenario en el que se representa el desfile de la existencia; se convierte en parte de la obra. De hecho, los teóricos que trabajan en la gravedad cuántica de bucles piensan que la materia en sí misma es meramente el resultado de retorcer y trenzar lazos de espacio-tiempo. Una partícula fundamental se crea cuando tres lazos se unen en una trenza. Si uno de los lazos de la trenza está retorcido, da como resultado una partícula con carga eléctrica. Si está retorcido en la dirección opuesta, la partícula tiene la carga opuesta. Y si está retorcido dos veces, la partícula adquiere el doble de carga. Hasta ahora, los teóricos han descrito cómo tres de las 16 partículas del Modelo Estándar de la física de partículas podrían crearse de esta manera.

La teoría de cuerdas es la más establecida de las dos; alrededor del 90% de los físicos teóricos están comprometidos en su desarrollo. Pero tanto ésta como la teoría gravitatoria cuántica de bucles albergan problemas sin resolver. El más importante, que ninguna ha sido probada experimentalmente. Ni, a pesar de mucha charla esperanzada al respecto, hay mucha posibilidad de que se pueda idear un experimento. Mientras que los colisionadores de la física de partículas y los observatorios espaciales podrían descartar algunas de las versiones más exóticas de cada una, nadie ha sido capaz de sugerir una forma de decidir entre ellas en general.

El tener dos candidatas para una teoría del todo es casi tan insultante para los físicos como su incapacidad para conciliar la mecánica cuántica y la relatividad general en primer lugar. Realmente preferirían sólo una. Esto podría conseguirse encontrando cual es correcta y cual equivocada, descubriendo que tanto la teoría de cuerdas como la gravedad cuántica de bucles están equivocadas y que una tercera teoría es correcta, o encontrando que estas dos teorías pueden ser unificadas. Desgraciadamente, 20 años después, cómo se pueda hacer esto sigue siendo esquivo.

Fuente (en inglés): http://www.economist.com/science/displayStory.cfm?story_id=7963608