Entender de forma sencilla la teoría de cuerdas

La teoría de cuerdas es un modelo físico que trata de unificar todas las fuerzas de la naturaleza.

«Una teoría para gobernarlas a todas»

Actualmente se conocen cuatro tipos de fuerzas que son las que se están intentando unificar: la gravedad, el electromagnetismo y las dos fuerzas de los átomos las fuerzas nucleares débiles y las fuertes.

El problema de la física con respecto a estas fuerzas se da cuando se pretende explicar las interacciones entre ellas.

De las cuatro fuerzas anteriormente citadas la más conocida es sin duda la de la gravedad que Newton (Mecánica clásica) nos dió a conocer y que Eisntein (Mecánica relativista) revisó diciendo que el espacio en si está siendo retorcido y curvado continuamente por la materia y la energía moviéndose dentro de él, y el tiempo fluye a diferentes velocidades para distintos observadores.

Esto significa que la gravedad es una deformación de la geometría del espacio tiempo representada en la imagen anterior como una maya que es deformada por la tierra. Además puesto que la tierra gira, esta curvatura se distorsiona hasta un vórtice poco profundo.

Ahora, incluso la teoría de Einstein parece que no ofrece una explicación completa, ya que la mecánica cuántica es incompatible con la teoría de Einstein ya que cuando estas dos teorías se usan conjuntamente, las ecuaciones combinadas producen soluciones sin sentido.

Ante está problemática surge la teoría de las cuerdas, como una imaginativa solución que podría funcionar.

Dicha teoría describe a todas las diversas partículas fundamentales como manifestaciones diferentes de una partícula básica «una cuerda».
Estas cuerdas oscilarían, y según la manera en que lo hiciesen se formarían unas partículas u otras.

Así pues según esta teoría, absolutamente todas las particulas estarían formadas por un mismo elemento, las cuerdas.

Para que esto pueda ser posible, la teoría de las cuerdas necesita ampliar las cuatro dimensiones que conocemos (las tres espaciales y el tiempo), pero aquí hay disparidad de opiniones, unos opinan que serían necesarias hasta 11 dimensiones diferentes y otros que con 10 serían suficientes. La forma de explicar la existencia de estas dimensiones suplementarias y que no se hayan descubierto todavía es que estas dimensiones estarían dentro de las cuatro fundamentales pero no reconocibles por que se darían a nivel subatómico (si se ve una pelota desde lejos aparentemente parece que es un punto de una sola dimensión pero si nos acercamos observamos que tiene un ancho, un alto y un largo).

El número de dimensiones necesarias, no es el único punto en el que se discrepa a la hora de definir la teoría de las cuerdas, de hecho existen cinco variantes:

1. La teoría de tipo I, donde aparecen tanto «cuerdas» y D-branas abiertas como cerradas, que se mueven sobre un espacio-tiempo de 10 dimensiones. Las D-branas tienen 1, 5 y 9 dimensiones espaciales.

2. La teoría de tipo IIA, es también una teoría de 10 dimensiones pero que emplea sólo cuerdas y D-branas cerradas. Incorpora dos gravitines (partículas teóricas asociadas al gravitón mediante relaciones de supersimetría). Usa D-branas de dimensión 0, 2, 4, 6, y 8.

3. La teoría de tipo IIB.

4. La teoría de heteróclita-O, basada en el grupo de simetría O(32).

5. La teoría de heteróclita-E, basada en el grupo de Lie excepcional E8. Fue propuesta en 1987 por Gross, Harvey, Martinec y Rohm.

Por último os dejo un video de Redes de la nueva temporada en la que se hace referencia a la teoría de las cuerdas cuando hablan acerca del potencias del LHC (Gran colisionador de adrones) localizado en Ginebra del que ya se ha hablado en este blog en una entrada anterior.

REDES capítulo 21 Como empezó todo:

Más información:

Página oficial (inglés)

El universo elegante (libro)