Ciencia

El Santo Grial de la Fí­sica Teórica (I)

Unificar la fí­sica, ya sea unificando las cuatro interacciones fundamentales, ya sea unificando sus dos grandes pilares teóricos es el mayor reto de la fí­scia teórica en el siglo XXI

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28-07-2009
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El sueño de los fí­sicos teóricos es tener una sola teorí­a que explique las leyes de la fí­sica. Actualmente hay básicamente dos, una es la relatividad general que explica la interacción gravitatoria y la otra es la mecánica cuántica, que explica las otras tres interacciones: las fuerzas nucleares fuerte y débil y el electromagnetismo.
 Paul Dirac
Paul Dirac
El sueño de los fí­sicos teóricos es tener una sola teorí­a que explique las leyes de la fí­sica. Actualmente hay básicamente dos, una es la relatividad general que explica la interacción gravitatoria y la otra es la mecánica cuántica, que explica las otras tres interacciones: las fuerzas nucleares fuerte y débil y el electromagnetismo.
Desde muy pronto se estuvo trabajando en la unificación. Paul Dirac en 1928 pudo describir el electrón mediante la mecánica cuántica teniendo en cuenta la relatividad especial y el resultado fue ¡la predicción del anti-electrón! Pocos años después fue encontrado experimentalmente. La descripción unificada de la mecánica cuántica y la relatividad especial hoy en día está bien comprendida y comprobada y pertenece al “modelo estándar“.
 
La relatividad especial es sin embargo “sólo“ un caso particular de la relatividad general.
Einstein, mientras la mayoría de sus colegas estaban locos por desarrollar la mecánica cuántica, se dedicó décadas a tratar de unificar la física, sin éxito.
 
Una de las cosas que se ha conseguido desde Einstein, es en primer lugar el describir las fuerzas nucleares como interacciones cuánticas y desarrollar también un formalismo que describa todas las fuerzas salvo la gravedad. Al intentar unificarlas todas a lo que han llegado los físicos es a la teoría de supercuerdas.
 
Cuando se trata de hacer compatibles todas las interacciones, se llega a una serie de divergencias, que se pueden resolver sustituyendo a las partículas elementales por “cuerdas elementales“ que según vibren y según sean cuerdas “cerradas“ (lazos) o abiertas dan lugar a todas las partículas elementales.
 
Para que la teoría sea consistente necesita asumir como mínimo 10 dimensiones espacio-temporales y además necesita que las partículas, por lo menos a altísimas energías, cumplan cierta simetría, llamada supersimetría. Todas las partículas elementales se pueden dividir en dos categorías, pueden ser o fermiones o bosones, lo que entre otras cosas determina su comportamiento colectivo. La supersimetría asume pues que existe un nexo entre estos dos tipos, de tal manera que a cada partícula le corresponde una partícula compañera supersimétrica.
 
En el próximo artículo seguiremos profundizando en las propuestas más desarrolladas de la gravitavión cuántica.
 
 
 
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