La teoría de cuerdas es la base de la física cuántica

El problema de esta teoría sigue siendo la ausencia de datos experimentales, sin embargo, una nueva propuesta afirma que la Teoría M puede ser la base esencial del universo.

Por Glenys Álvarez

Hay un chiste entre físicos que dice que publicaciones sobre la Teoría de Cuerdas son difundidas a un ritmo mayor que el de la velocidad de la luz. Aseguran, sin embargo, que no existe ningún problema al respecto ya que ninguna está transmitiendo información.

Si te hizo gracia la broma, pues aquí te traemos más noticias “sin información” sobre las cuerdas, esta vez, el análisis se realizó al revés para decirnos que la teoría es la base fundamental de la física cuántica. De acuerdo con dos investigadores de la Universidad de Carolina del Sur, una versión más amplia de la física de cuerdas, la llamada Teoría M, podría ser la base para toda la física.

“Esto resolvería el enigma sobre los orígenes de la mecánica cuántica, es decir, de dónde viene”, dijo Itzhak Bars, autor principal del artículo.

En esta ocasión, en lugar de usar la física cuántica para validar la teoría de cuerdas, lo hicieron al revés, utilizando las cuerdas para intentar validar la física cuántica. Una de las hipótesis en la publicación muestra un conjunto de principios fundamentales de la mecánica cuántica conocido como “reglas de conmutación”, la cual puede derivarse, nos dicen, de la geometría de las cadenas de unión y división de la teoría M.

Sabemos sobre la mecánica cuántica porque es asombrosamente exitosa como modelo del funcionamiento de las cosas en pequeña escala. Sin embargo, existe un gran enigma: las inexplicables reglas de conmutación cuántica que predicen la incertidumbre en la posición y el momento de cada punto en el universo.

Actualmente, no existe un conjunto único de normas para explicar todas las interacciones físicas que ocurren en el universo. Y aunque las propuestas de las cuerdas resuelven puntos esenciales como el problema de la gravedad en el mundo cuántico, no existen evidencias experimentales que puedan avanzar la búsqueda, aunque la teoría sigue llenando huecos.

“Es posible presentar nuestro argumento en una estructura matemática enormemente simplificada”, dijo Bars. “El ingrediente esencial es la suposición de que toda la materia está compuesta de cuerdas y que la única interacción posible es la unión/división, como especifica la versión de la teoría de campos de cuerdas”.

Una de las principales propuestas de la teoría sugiere que la unidad fundamental de la materia es una diminuta cuerda, no un punto, y que las únicas interacciones posibles de la materia son las cadenas que se dividen y se unen. Esto fue propuesto en la década de los setenta del siglo pasado, pero hoy todavía se discuten las reglas, entre ellas las conocidas dimensiones extra que explican algunas características de las subpartículas cuánticas como los quarks y los leptones. No obstante, no nos referimos a las reglas de interacciones físicas que ocurren en el mundo observable que ya han sido definidas por la mecánica clásica newtoniana, sino las que ocurren en un mundo 100 millones de veces más pequeño que un átomo.

“Estamos hablando de descripciones subatómicas, de saber cuáles fuerzas mantienen a los quarks y a los leptones juntos dentro de los protones, neutrones y núcleos de los átomos. La mecánica cuántica es a menudo contradictoria, allí descubrimos que partículas pueden estar en dos lugares al mismo tiempo, sin embargo, es una teoría que ha sido validada en varias ocasiones desde el átomo hasta los quarks y que se ha convertido en un marco preciso y de gran valor para la comprensión de las interacciones de la materia y la energía en distancias pequeñas”, escribieron.

“El desarrollo de la teoría de cuerdas exige coherencia con la mecánica cuántica. En este artículo invertimos el razonamiento y nos encontramos que las reglas de la mecánica cuántica en su estructura surgen de la naturaleza no conmutativa de las cuerdas en sus interacciones básicas de unión/división. Por lo tanto, en lugar de asumir las reglas de conmutación cuántica entre las variables canónicas habituales, las derivamos del proceso físico de las interacciones de cuerdas. Moralmente podríamos aplicar ese argumento a la teoría-M cubriendo así la mecánica cuántica para toda la física. Si las cuerdas o la Teoría M realmente subyacen toda la física, parece que la puerta se ha abierto a una explicación de los orígenes de la mecánica cuántica desde el punto de vista de los procesos físicos”, escribieron los autores.

La dificultad aún radica en el hecho de que no hay datos experimentales sobre el tema, por eso el chiste nos dice que no hay “información” en las publicaciones. Continuaremos esperando entonces que la capacidad tecnológica aumente, mientras tanto, las cuerdas y M siguen robusteciéndose con fórmulas matemáticas.

– Si desean leer la publicación completa (en inglés), pueden buscar el documento de Bars en colaboración con Dmitry Rychkov, que fue publicado en línea el 27 de octubre por la revista Physics Letters: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269314007862