La teoría de cuerdas: ¿una manera de comprender la realidad?

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por Julio García. La “realidad” que percibimos a través de los sentidos está plagada de información, la cual codificamos y decodificamos a través de nuestros cerebros. Gracias a esta información es posible crearnos una representación del mundo y de los objetos. ¿Pero qué tiene que ver la información con el mundo de la teoría de cuerdas?

Esta teoría afirma, en términos generales, que las partículas, que son aparentemente puntuales, son en realidad estados vibratorios de un objeto llamado cuerda o filamento. En otras palabras, la información que nos transmite la teoría de cuerdas se produce en estados vibratorios específicos que son imposibles de percibir mediante los sentidos. De hecho nadie, hasta ahora, ha podido comprobar empíricamente esta teoría, la cual fue formulada por Joel Scherk y John Henry Schwarz en 1974. En su trabajo, estos dos físicos intentaron demostrar que “una teoría basada en objetos unidmensionales o cuerdas, en lugar de partículas puntuales, podía describir la fuerza de gravedad”.

Hasta ahora no existe una teoría que explique por qué hay gravedad. Se habla de que esta podría estar hecha de una partícula llamada gravitón, el cual funcionaría como el fotón a la fuerza electromagnética. Recordemos que la luz se transmite a través de pequeños cuantos de luz o partículas discretas.

Fue Albert Einstein que en 1915 propuso una teoría para intentar explicar el tema de la gravedad. Propuso que entre más masivo es un cuerpo, mayor curvatura produce en el tejido del espacio tiempo. El espacio-tiempo debe ser entendido como un conjunto de dimensiones, tres de espacio y una de tiempo, que convergen y se afectan unas a las otras. A mayor peso, mayor curvatura y, por ende, mayor fuerza de gravedad. Pero esta teoría no explica qué es la fuerza de gravedad o cuál es su esencia.

Para ello, en 1974, tanto Scherk com o Schwarz, trataron de explicarla a través de la teoría de cuerdas pero sin llegar a una conclusión definitiva. Las ideas fundamentales de estos dos físicos son las siguiente:

Los objetos básicos de la teoría no serían partículas puntuales sino objetos unidimensionales extendidos. A estos objetos unidemensionales extendidos les llamaron cuerdas por sus características matemáticas.

2.  El espacio tiempo en el que se mueven las cuerdas de la teoría no sería el espacio-tiempo ordinario de cuatro dimensiones sino un espacio de tipo Kaluza-Klein, en el que, a las cuatro dimensiones convencionales, se le añaden 6 dimensiones.

De acuerdo con esta perspectiva, las partículas puntuales pasan a ser objetos de una sola dimensión que vive en 10 dimensiones. En la vida real, esto es imposible de observar y mucho menos imaginar.

Las dimensiones extras a las que nos estamos refiriendo son prácticamente imposible de cuantificarlas ya que actúan a longitudes de Planck. Estas longitudes son más pequeñas que un átomo y nos lleva a preguntarnos cómo es el universo de lo muy pequeño.

Por otro lado, a la teoría de cuerdas se le ha llamado también teoría de las supercuerdas. En este sentido, existe una teoría supersimétrica que incluye fermiones y bosones. Los fermiones son partículas que tienen espín semi entero (1/2, 3/2, etc.) y entre ellos podemos mencionar a los quarks y los leptones. Los fermiones son los constituyentes básicos de la materia e interactúan entre ellos gracias a los bosones. Digamos que los bosones son las partículas que hacen interactuar a los fermiones.

Para darle un mayor sentido a la teoría de cuerdas los científicos le han dado el rango de supercuerdas para poder encajar con la teoría supersimétrica. Cuando decimos que algo es supersimétrico significa que sus características van más allá de la simetría. Cuando algo es simétrico es que ese algo, esa entidad, tiene las mismas características aunque las condiciones de su entorno cambien, por lo que permanecerá siempre igual.

Como hemos dicho, hasta el momento no se ha comprobado empíricamente la teoría de cuerdas. Sigue siendo un constructo teórico que busca responder a preguntas tan importantes y fundamentales como: ¿por qué la materia es como es y no de otra manera? ¿Por qué los átomos tienen las características que tienen y no manifiestan otras características? ¿Realmente existen otras dimensiones más allá de las cuatro que conocemos que son absolutamente inalcanzables a los instrumentos de observación con los que hoy contamos?

Las respuestas a estas interrogantes podrán llegar a través de los aceleradores de partículas como el gran Acelerador de Partículas de Ginebra, Suiza, el cual funciona gracias los investigadores del CERN. Lo que hace el acelerador, a grandes rasgos, es producir choques  de las partículas subatómicas, como protones, con la finalidad de encontrar en esos choques partículas aún más pequeñas y fundamentales. Una forma de representar este choque, es imaginando dos bolas de billar que son aceleradas a casi la velocidad de la luz. El resultado de esta colisión produce una cantidad determinada de energía, que el acelerador mide, y que nos muestra partículas aún más pequeñas y cada vez más energéticas. Hay un límite en la cantidad de energía a la que podemos llegar y que tiene que ver con la llamada longitud de Planck a la que nos hemos referido ya en párrafos anteriores.

En fin… solo nos queda esperar y comprobar que la teoría de cuerdas o es tan solo un invento de seres humanos que tratan de explicar la realidad a toda costa o es una herramienta con la que podremos comprender de una vez por todas como es que está estructurada la naturaleza. Nos queda mucho aprender y también mucho camino por recorrer.

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