domingo, 25 de noviembre de 2007

Si non è vero è ben trovato: La teoría del todo de Lisi



Uno de los misterios del universo es porqué debería hablar el lenguaje de las matemáticas. Los números y sus relaciones no son más que pensamiento abstracto después de todo. Sin embargo las matemáticas han demostrado ser una herramienta extremadamente útil y precisa a la hora de describir tanto los contenidos del universo como las fuerzas que actúan sobre ellos. Ha aparecido un artículo que afirma que una de las ramas de la matemática, la geometría, es el fundamento de todas las leyes de la física.

Los físicos llevan toda la vida buscando una teoría del todo. Esta teoría uniría las fuerzas fundamentales (gravedad, electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil) con la materia sobre las que actúan en un único marco omnicomprensivo. Describiría asimismo el universo en el momento del Big Bang (no decimos “en el momento de su comienzo en el Big Bang” porque no podemos descartar que el universo sea cíclico).

Lo más próximo que se tiene actualmente de una “teoría del todo” es el Modelo Estándar de la física de partículas, que es un embrollo y además parcial, porque no incluye la gravedad. Tres décadas de esfuerzo se han dedicado a la teoría de cuerdas, que incluye la gravedad pero al precio de tener un universo nada elegante en el que florecen dimensiones ocultas. Otras aproximaciones al problema, como la teoría cuántica de bucles, se está viendo que también vienen despeinadas. El que una teoría del todo surja de la geometría sería muy elegante, pero parece poco probable.

En cualquier caso esto es precisamente lo que propone Garret Lisi. La geometría que él ha estado estudiando es una estructura que los matemáticos denominan E8, que fue descubierta en 1887 por Sophus Lie, un matemático noruego. E8 es un monstruo. Tiene 248 dimensiones y se han tardado 120 años en resolverla. Se pudo con ella finalmente a principios de este año, cuando un grupo de matemáticos usó un superordenador para construir un mapa que la describe completamente [ver enlace abajo; la figura de arriba es una representación en 2 dimensiones].
El Dr. Lisi después de leer estos resultados se dio cuenta de que la estructura E8 podría usarse para describir completamente las leyes de la física. Colocó una partícula (incluyendo las diferentes versiones de las mismas entidades, las partículas que describen la materia y aquellas que describen fuerzas) en la mayoría de los 248 puntos de E8. Usando simulaciones por ordenador para manipular la estructura, fue capaz de generar matemáticamente interacciones que corresponden a lo que se observa en la realidad.

Usar la geometría para describir el mundo no es nuevo. Murray Gell-Mann realizó un truco similar hace 50 años en un intento de racionalizar el montón de partículas que estaban por aquel entonces surgiendo de los experimentos. Las colocó en una estructura conocida como SU(3), y encontró que, manipulando la estructura, era capaz de reproducir las interacciones del mundo real. El Dr. Gell-Mann también identificó puntos en los que no había partículas asociadas y predijo la existencia de partículas que llenarían esos huecos. Se le concedió el premio Nobel después de que fuesen detectadas. Curiosamente, hay 20 huecos en el modelo del Dr. Lisi. Esto sugiere que 20 partículas (o, al menos, 20 identidades diferentes de partículas) tienen que ser descubiertas todavía. Si el Dr. Lisi puede calcular sus masas, habría hecho predicciones que pueden comprobarse experimentalmente, como en el caso del Gell-Mann o en las predicciones de nuevos elementos químicos que hizo Mendeleiev al confeccionar su tabla periódica.

Las partículas deben ser relativamente masivas, porque de otro modo ya habrían sido descubiertas. El detectar objetos masivos requiere energía. Cuando esté terminado, el Large Hadron Collider, una máquina que se construye en el CERN, el laboratorio europeo de física de partículas cerca de Ginebra, creará partículas con masas mayores de las que se han visto hasta ahora. Empezará con su trabajo científico en el verano de 2008, por lo que la comprobación de la teoría de Lisi no tardará mucho. [Experientia docet participa en el proyecto. Tú también puedes. Ver enlace arriba a la izquierda]

La teoría de Lisi cuenta con el respaldo de científicos de envergadura, como Lee Smolin, pero el hecho de que Lisi no pertenezca a ninguna universidad o instituto de investigación le resta credibilidad a los ojos de algunos ( a lo mejor le envidian que se pasa el día haciendo surf o snowboard). De momento puede afirmar cosas que otros no pueden: su teoría es elegante, tiene comprobación experimental y, al contrario que otras, triunfará o fracasará rápidamente en vez de marear la perdiz durante décadas.