lunes, 6 de julio de 2009

Primer uso de la teoría de cuerdas para describir un fenómeno físico.


Físicos teóricos de la Universidad de Leiden han usado por primera vez la teoría de cuerdas para describir un fenómeno físico. Significativamente, el hallazgo lo ha admitido para publicación Science, que admite por primera vez un artículo sobre teoría de cuerdas.

La teoría de cuerdas intenta unir la mecánica cuántica con la teoría general de la relatividad. El nombre proviene de que la teoría establece que las partículas subatómicas son minúsculas entidades monodimensionales “como cuerdas” en vez del enfoque tradicional de que son puntos adimensionales. La teoría afirma que una cuerda que vibra de un modo particular corresponde a una partícula con propiedades definidas tales como la masa o la carga. En los años 80 del pasado siglo, los físicos se dieron cuenta que la teoría tenía el potencial para incorporar las cuatro fuerzas de la naturaleza (gravedad, electromagnetismo, fuerza fuerte y fuerza débil) y todos los tipos de materia en un solo marco mecanocuántico, sugiriendo que podría ser la largamente buscada teoría del todo. Sin embargo y a pesar de ser un campo de investigación vibrante, sigue siendo una pura construcción matemática, sin contacto con las observaciones experimentales. Hasta ahora.

Mihailo Cubrovic, Jan Zaanen y Koenraad Schalm han aplicado la teoría de cuerdas, en concreto la correspondencia de la Teoría del Campo Conforme/Anti-de-Sitter (AdS/CFT, por sus siglas en inglés) para dar una explicación del estado crítico cuántico de los electrones. Este estado especial tiene lugar en un material justo antes de volverse superconductor a alta temperatura. Es una especie de “sopa cuántica”, en la que los electrones forman un colectivo independiente de las distancias, donde los electrones exhiben el mismo comportamiento a escala mecanocuántica o a la macroscópica escala humana.

La correspondencia AdS/CFT, empleada por los autores, permite que situaciones en un enorme mundo relativista se traduzcan en una descripción al minúsculo nivel de la mecánica cuántica. Esta correspondencia hace de puente entre estos dos mundos. Aplicando la correspondencia a la situación en la que un agujero negro vibra cuando un electrón cae en él, llegaron a la descripción de los electrones que se mueven dentro y fuera de un estado crítico cuántico.

La superconductividad a altas temperaturas siempre ha sido un tema candente en física. En la superconductividad (también descubierta en Leiden por Kamerlingh Onnes) los electrones pueden atravesar un material sin encontrar ninguna resistencia. A primera vista, esto sólo parecía posible a temperaturas extremadamente bajas, próximas al cero absoluto, pero cada vez aparecen más ejemplos de que también ocurre a altas temperaturas. Nadie había proporcionado una explicación satisfactoria. La explicación que se da ahora tampoco es completa, pero da una indicación de que la teoría de cuerdas se puede emplear para abordar los grandes problemas de la física.

Referencia:

Cubrovic, M., Zaanen, J., & Schalm, K. (2009). String Theory, Quantum Phase Transitions, and the Emergent Fermi Liquid Science DOI: 10.1126/science.1174962