El físico responde: Teoría de cuerdas (I)

Alejandro Lazcano preguntó:
“Hola gracias por interesarse en nuestras dudas, como ya habrán dicho me agrandan mucho sus entradas.
En si no tengo dudas más bien me gustaría conocer sobre la teoría de las supercuerdas.”

Éste es un tema complico y el artículo me había quedado muy grande así que he decidido dividirlo en dos mitades, el jueves sale la segunda parte.

Mucha gente me ha preguntado a lo largo de mi vida que es la teoría de cuerdas (o supercuerdas o teoría M u otros derivados) y, sinceramente, este interés es algo que no entiendo. No entiendo porque siendo una teoría tan sumamente compleja y, probablemente, errónea ha tenido tanta divulgación (aunque supongo que tiene que ver con que si a la gente le gusta es más fácil buscar financiación). Y no entiendo como, habiendo campos de la física mucho más accesibles y bonitos, la gente se ha aficionado tanto a esta teoría. Bueno, ya que hay tanta gente interesada en saberlo voy a contar un poco por encima que es la teoría de cuerdas y que variantes tiene.. también os explicaré el porqué de mis quejas.

La teoría de cuerdas es una teoría matemática en la que se considera que las partículas elementales (de tipo punto, es decir de dimensión 0) son en realidad objetos unidimensionales llamados cuerdas. Entonces, ¿hay tantos tipos de cuerdas como tipos de partículas? No, los diferentes tipos de partículas que nosotros conocemos no son más que diferentes estados de vibración de las cuerdas. Pensemos en una guitarra, no es lo mismo tocar una cuerda directamente que poner el dedo en el sitio apropiado y darle porque salen diferentes notas. Pues algo parecido pasa aquí, diferentes modos de vibración implican diferentes partículas como en la guitarra diferentes modos de vibración implican diferentes notas. Éste es el punto de partida de la teoría de cuerdas.. y a partir de aquí todo se pone más y más complicado.

Hay varios tipos de teoría de cuerdas, la primera que surgió se llamaba teoría de cuerdas bosónicas y sólo se ocupaba de los bosones (partículas que tienen espín entero-0, 1, 2,..- y que, junto a los fermiones que tienen espín semientero -1/2, 3/2, 5/2, ..-, son uno de los dos tipos de partículas que hay en la naturaleza). Para poder explicar sólo los bosones, esta teoría necesitaba recurrir a nada menos que 26 dimensiones. 26 dimensiones y sólo es capaz de explicar uno de los tipos de partículas, ¡pues vaya timo! Si, pero había algo bueno para compensar y es que una de las partículas que sí podía explicar era el gravitón, es decir, la partícula que explica las interacciones gravitatorias, y esto es muy importante porque la gravedad y el resto de partćulas se llevan mal.

A principios de siglo 20 un tal Albert Einstein acompañado por otros como Heisenberg, Bohr, Planck, Lorentz, etc.. descubrieron dos nuevos mundos muy diferentes entre sí. Uno de ellos era el de las cosas MUY grandes (estrellas, galaxias, el Universo,..) y en el que la fuerza que dominaba todo era la gravedad, para tratar de explicarlo se creo la Teoría de la Relatividad General; el otro mundo era el de las cosas MUY pequeñas (átomos, partículas,..), dominado por las fuerzas electromagnetica, nuclear débil y nuclear fuerte, para explicar este mundo se desarrollo la mecánica cuántica. Todas estas teorías funcionaron asombrosamente bien a la hora de explicar satisfactoriamente bien las cosas de su tamaño peeeeeero había un problema y es que resultaba que la forma de describir la naturaleza de ambas teorías era completamente opuesta y, por tanto, no era posible que puediesen convivir. Pero es que no se ha encontrado ninguna pista que pueda llegar a sugerir que una de las dos teorías es incorrecta asi que lo que mucha gente ha tratado de hacer de buscar una nueva “teoría del todo” que englobe a las otras dos solucionando así el problema, al campo que trata de hacer esta unión se le llama “Gravedad cuántica. Y sí, lo habéis adivinado, el hecho de que metiese en el mismo saco al gravitón y al resto de bosones la convierte a la teoría de cuerdas bosónicas en una teoría de gravedad cuántica. De hecho fue la primera candidata seria a teoría del todo.

Este jueves acabaré de explicaros está curiosa, aunque no por ello menos complicada, teoría. ¡No os perdáis la segunda parte!