Física Cuántica III. La Teoría-M. Teoría de Cuerdas. Supercuerdas. Ed WittenDada la complejidad de la entrada, se apuntan una serie de párrafos escogidos de diversas fuentes y vídeos. En los enlaces relacionados de abajo se puede ahondar todo lo que uno quiera, pues están todas las referencias.
- Citación :
La teoría de supercuerdas nos da una formulación convincente de la teoría del Universo, sin embargo, el problema fundamental radica en que una comprobación de dicha teoría, está más allá de nuestras posibilidades actuales. De hecho, la misma teoría predice que la unificación de todas las fuerzas ocurre a la energía de
Planck, o 10 elevado a 19 miles de millones electronvoltios, que es alrededor de mil billones de veces mayor que las energías actualmente disponibles en nuestros aceleradores de particulas (
LHC), que se denota por la ecuación:
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Acostumbrados a vivir en un mundo de tres dimensiones que podemos ver, el hecho de que existan más dimensiones espaciales nos desorienta por la incapacidad biológica que tenemos para percibir estas dimensiones adicionales.
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Teoría-M - Edward Witten[/font][/color][/size]
En física, la Teoría M (de magía, misterio o a veces Teoría “U”) es la proposición de una
“Teoría universal” que unifique las cinco teorías de las
Supercuerdas. Basada en los trabajos de varios científicos teóricos (incluidos:
Chris Hull,
Paul Townsend,
Ashoke Sen,
Michael Duff y
John H. Schwarz),
Edward Witten, del “
Institute for Advanced Study”, sugirió la existencia de las Supercuerdas en una conferencia en la
USC en 1995, usando a la Teoría-M para explicar un número de dualidades previamente observadas, dando el chispazo para una nueva investigación de la teoría de las cuerdas llamada
segunda revolución de supercuerdas.
En esta teoría se identifican 11 dimensiones, donde la
supergravedad interactúa entre membranas de 2 a 5 dimensiones. Esto evidenciaría la existencia de infinitos
Universos paralelos, algunos de los cuales serían como el nuestro con mayores o menores diferencias, y otros que serían impensables con 4 ó 5 dimensiones. Esto explicaría la debilidad de la
gravedad, pues la partícula del
gravitón sería la única que podría pasar por todas las membranas, perdiendo su fuerza.
Todas las versiones de las diversas Teorías de cuerdas han sido unificadas en una, la Teoría M de E.Witte.A comienzos de los años 1990, se demostró que las varias teorías de las Supercuerdas estaban relacionadas por dualidades, que permitían a los físicos relacionar la descripción de un objeto en una teoría de Supercuerda para eventualmente describir un objeto diferente de otra teoría. Estas relaciones implican que cada una de las teorías de Supercuerdas es un diferente aspecto de una sola teoría, propuesta por Witten, y llamada “Teoría-M”.
La Teoría-M no está completa; sin embargo, puede aplicarse a muchas situaciones.
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Teoría M
1/5Teoría M
2/5Teoría M
3/5Teoría M
4/5 y
5/5______________________________________________________________
La Teoría de cuerdas[/font][/color][/size]
La
teoría de cuerdas es un
modelo fundamental de la física que básicamente asume que las partículas materiales aparentemente puntuales son en realidad “estados vibracionales” de un objeto extendido más básico llamado “cuerda” o “filamento”.
De acuerdo con esta propuesta, un
electrón no es un “punto” sin estructura interna y de dimensión cero, sino un amasijo de cuerdas minúsculas que vibran en un espacio-tiempo de más de cuatro dimensiones. Un punto no puede hacer nada más que moverse en un espacio tridimensional. De acuerdo con esta teoría, a nivel “microscópico” se percibiría que el electrón no es en realidad un punto, sino una
cuerda en forma de lazo. Una cuerda puede hacer algo además de moverse; puede oscilar de diferentes maneras. Si oscila de cierta manera, entonces,
macroscópicamente veríamos un electrón; pero si oscila de otra manera, entonces veríamos un
fotón, o un
quark, o cualquier otra partícula del
modelo estándar. Esta teoría, ampliada con otras como la de las
supercuerdas o la
Teoría M, pretende alejarse de la concepción del
punto-partícula.
…
Albert Einstein, después de formular la teoría de la relatividad, dedicó el resto su vida a desarrollar una Teoría unificada de campos, a buscar una serie de ecuaciones que unieran dos fuerzas aparentemente no relacionadas: la gravedad y el electromagnetismo.
Hoy en día, los fenómenos ocurridos en la naturaleza son debidos a las cuatro fuerzas fundamentales: la fuerza gravitacional, la fuerza electromagnética y las fuerzas de interacción fuerte (mantiene unido el núcleo atómico) y débil (relacionada con la radiación) (son fuerzas nucleares).
Estas fuerzas pueden explicarse mediante la mecánica cuántica, es decir, a través del estudio de partículas muy pequeñas, atómicas y subatómicas. El concepto de partícula “muy pequeña” atiende al tamaño en el cual comienzan a notarse efectos como laimposibilidad de conocer con exactitud arbitraria y simultáneamente la posición y el momento de una partícula. Todas excepto la fuerza gravitacional.
Este modelo está formado por estas cuatro fuerzas y las partículas que forman el mundo, que son doce: Seis de ellos son quarks (arriba, abajo, encanto, extraño, fondo y cima). Unprotón, por ejemplo, está formado por dos quarks arriba y uno abajo. Los otros seis sonleptones (electrón, muón, tauón y tres neutrinos. Cada una de estas fuerzas es producida por partículas fundamentales que actúan como portadoras de la fuerza. Un ejemplo gráfico es el fotón, una partícula de luz, que es la mediadora de las fuerzas electromagnéticas. Esto quiere decir que, por ejemplo, cuando un imán atrae a un clavo, es porque ambos objetos están intercambiando fotones. El gravitón es la partícula asociada con la gravedad. La interacción fuerte es producida por ocho partículas conocidas comogluones. Y la interacción débil es transmitida por tres partículas, los bosones W+, W- , y Z. *
La dificultad está en desarrollar una teoría cuántica de la gravedad. Todo es debido a que se considera a las partículas como puntuales y unidimensionales. Sin embargo, la TC considera a dichas partículas como cuerdas, lo que permite finalmente definir a la gravedad de forma cuántica.
Una cuerda cerrada (izquierda), y una abierta (derecha)El término teoría de cuerda se refiere en realidad a las teorías de cuerdas bosónicas de 26 dimensiones y la teoría de supercuerdas de 10 dimensiones, esta última descubierta al añadir supersimetría a la teoría de cuerdas bosónica.
La teoría de supercuerdas está fundamentada en 11 dimensiones (tiempo, las 3 del espacio, 6 adicionales resabiadas o “compactadas” y una que las va englobando formando “membranas” de las cuales se podría escapar parte de la gravedad de ellas en forma de “gravitones”). Es una teoría supersimétrica, no ha contradicho ninguna de
las teorías físicas existentes, y mejor aún, tiene en su interior a las cuatro fuerzas fundamentales, lo que significa tener una teoría unificada. Sin embargo, no ha hecho una predicción concreta, debido a que tiene un número muy grande de soluciones y todavía no se entiende en gran detalle la dinámica de la misma.
Pero el desencanto es grande entre la comunidad científica por sus varias dificultades e incongruencias, y la mayoría la considera solamente una curiosidad matemática.
Sin embargo, estos días se comenta como primera “posible evidencia” de la teoría de cuerdas un experimento realizado por la Northeastern University y la Universidad de California a través del detector de neutrinos del Polo Sur, llamado Amanda, que podría evidenciar la existencia de dimensiones “extra”.
El descubrimiento reciente de dos galaxias parecidas ha conducido a físicos un paso más cerca hacia el encuentro de la última teoría de todo. ¿Podrían dos galaxias parecidas, separadas apenas un pelo en el cielo nocturno, anunciar una revolución en nuestra comprensión de la física fundamental?. Algunos físicos creen que las dos galaxias son la misma –su imagen ha sido dividida en dos, mantienen, por una ” cuerda cósmica”.
Si esta interpretación es correcta, entonces CSL-1 –el nombre de la curiosa galaxia doble es la primera evidencia concreta para la “teoría de las supercuerdas” (Más sobre este apunte en
Phys.org y
Astroseti).
Dos cuerdas cerradas convergiendo
Ejemplos de cuerdas cerradas
Interacciones de las cuerdas.[size][color][font]
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La Teoría de Supercuerdas[/font][/color][/size]
La
teoría de supercuerdas es un esquema teórico para explicar todas las
partículas y
fuerzas fundamentales de la naturaleza en una sola teoría, que modela las partículas y campos físicos como vibraciones de delgadas cuerdas supersimétricas, las cuales se mueven en un espacio-tiempo de más de 4 dimensiones.
La teoría de las supercuerdas comprende cinco teorías o formulaciones alternativas de teorías de cuerdas combinadas, en la que se han introducido requerimientos de supersimetría. El nombre de teoría de cuerdas se usa actualmente como sinónimo, ya que todas las teorías de cuerdas ampliamente estudiadas son, de hecho, teorías de supercuerdas.
Recientemente se ha podido probar que varias de estas formulaciones son equivalentes y tras todas ellas podría existir una teoría unificada o
teoría del todo. Las cinco teorías existentes no serían más que casos límite particulares de esta teoría unificada, denominada provisionalmente como
Teoría M. Esta teoría M intenta explicar a la vez todas las
partículas subatómicas existentes y unificar las cuatro
fuerzas fundamentales de la naturaleza. Define el universo formado por multitud de cuerdas vibrantes, ya que es una versión de la teoría de cuerdas que incorpora fermiones y la supersimetría.
El principal problema de la física actual es poder incorporar la fuerza de la
gravedad tal y como la explica la teoría de la
relatividad general al resto de las fuerzas físicas ya unificadas. La teoría de las supercuerdas sería un método de unificación de dichas teorías. La teoría está lejos de estar acabada y perfilada, ya que hay muchísimas variables sin definir, por lo que existen varias versiones de la misma.
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La Teoría de Cuerdas explicada por Michio Kaku (subtítulos CC)
y de la interesante entrada de blog
“Michio Kaku: Teoría de las cuerdas y la mente de Dios” :
…
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“Como ustedes saben, yo trabajo en algo llamado
la teoría de cuerdas, lo cual hace afirmar que estamos leyendo la mente de Dios. Se basa ( la teoría de las cuerdas) en la música o
pequeñas cuerdas vibrantes que nos dan así las partículas que vemos en la naturaleza. Las leyes de la química con las que hemos tenido problemas en la escuela secundaria serían las melodías que se pueden ejecutar en estas cuerdas vibrantes. M.Kaku
El Universo sería una sinfonía de estas cuerdas vibrantes y la mente de Dios, sobre la que Einstein escribió ampliamente, sería música cósmica resonando a través de este nirvana … a través de las 11 dimensiones hiper espaciales, que sería la mente de Dios. Los físicos son los únicos científicos que puede decir la palabra “Dios” y no sonrojarse.
El hecho esencial es que se trata de preguntas cósmicas de existencia y significado. Thomas Huxley, el gran biólogo del siglo pasado, dijo que la cuestión de todas las preguntas de la ciencia y la religión es determinar nuestro lugar y nuestro verdadero rol en el Universo. Por tanto la ciencia y la religión se tratan de la misma pregunta.
Sin embargo, ha habido esencialmente un divorcio en el último siglo, más o menos, entre el la ciencia y el humanismo, y creo que es muy triste que no hablemos ya el mismo idioma. “
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Documental El Universo Elegante.“EL UNIVERSO ELEGANTE”: un documental científico sobre la Teoría de las Supercuerdas. Una visión científica del Universo más allá de todo lo imaginable.
1- El universo elegante: El sueño de Einstein (51′)
2- El Universo Elegante – La Teoría de Cuerdas – La Clave está en la Cuerda (51′)
3- El Universo Elegante – La Teoría de Cuerdas – Bienvenidos a la 11ª Dimensión (51′)
4- El Universo Elegante – La Teoria de Cuerdas – Los Agujeros de gusano (48′)
5-
Documental entero 2h 13′.
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Tema: Teoría de Las Cuerdas 
Sáb Abr 19, 2014 12:06 pm
