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¡La Teoría de Cuerdas en 7 minutos!
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¡La idea en síntesis!
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Érase una vez un mundo en el que los físicos
tenían un problema muy gordo con la gravedad.
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Mientras el resto de interacciones se dejaban
domar por las leyes cuánticas, las leyes
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más profundas que conocemos, la gravedad
se resistía.
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Los físicos no sabían cómo unir las fuerzas
más fundamentales bajo las mismas normas.
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Muchas soluciones fueron propuestas, entre
ellas la idea de que las partículas más
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elementales del universo no son objetos puntuales,
sino que son objetos extensos…
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Así se abrió la puerta a una de las candidatas a Teoría
del Todo más importantes del momento:
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LaTeoría de Cuerdas.
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Antes de nada, que queden dos cosas claras:
La primera es que todo lo que viene a continuación
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no ha sido confirmado experimentalmente; puede
ser que el mundo real sea muy distinto.
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La segunda es que no hay una sola teoría
de cuerdas; la teoría de cuerdas es un marco teórico,
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5 realizaciones de la idea se engloban
aquí, pero la idea general se puede entender
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con tres ingredientes esenciales.
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Uno es La Cuerda, un filamento diminuto que,
dependiendo de cuanto vibre, genera cada una
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de las partículas elementales que conocemos,
¡todos los componentes de la realidad a partir
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del mismo objeto!
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Las cuerdas también explican cómo las partículas
interaccionan.
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En ciertos modelos, las partículas del modelo
estándar, las que conocemos y de las que
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estamos hechos, estarían representadas por
cuerdas abiertas, mientras que el gravitón,
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la elusiva partícula que media la gravedad,
estaría representada por una cuerda cerrada.
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Dos cuerdas abiertas pueden combinarse para
dar lugar a una sola cuerda abierta, o partirse
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por la mitad para formar dos.
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Así se explicaría cómo interaccionan las
partículas que conocemos, por ejemplo, cómo
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los electrones se repelen.
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Por otro lado, una cuerda abierta podría plegarse
de modo que emita una cuerda cerrada.
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Así sería cómo la materia emite gravitones,
cómo crea campos gravitacionales.
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Las cuerdas deben ser objetos terriblemente
pequeños, ya que ningún experimento del
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mundo las ha detectado.
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De hecho, puede que sean tan pequeñas que
tengamos que buscar rastros de ellas en el
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universo primitivo, cuando la energía era
tan brutalmente alta que podían manifestarse.
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Pero vayamos con el segundo ingrediente: las
Dimensiones Extra.
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Pongamos a vibrar a las cuerdas en las tres
dimensiones del espacio.
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De estas vibraciones surgirán las distintas
partículas y cómo estas partículas interactúan
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con la gravedad.
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El resultado: desastroso.
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La gravedad sigue sin comportarse bien a nivel
cuántico cuando está con el resto.
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¿Cómo arreglarlo?...
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¿Y si cambiáramos la forma en la que las
cuerdas vibran… aumentando las dimensiones
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del espacio?
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El caso es que seguimos teniendo un desastre
aumentando las dimensiones a cuatro, cinco,
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seis… es necesario tener, para la mayoría
de teorías de cuerdas, 9 dimensiones espaciales
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para que la gravedad se porte bien.
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Pero nuestro mundo claramente tiene 3 dimensiones,
así que ¿dónde están las demás?
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Es aquí cuando llega la idea de la Compactificación.
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Imagina que ves un cable de lejos.
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¿Parece que tiene una dimensión verdad?
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Sin embargo, si te acercas mucho, notas que
es cilíndrico, que podrías moverte sobre
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la superficie del cable.
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Una dimensión más.
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Puede que a nuestro mundo le pase lo mismo:
que parezca tridimensional a nuestras escalas
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pero, si fuéramos a tamaños muy muy pequeños,
nos percatáramos de que hay más dimensiones;
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6 dimensiones ocultas en diminutos espacios
compactos, plegados de una cierta manera,
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que llamamos la compactificación.
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En estos espacios no solo habitan las cuerdas,
también vive nuestro tercer ingrediente:
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las branas.
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La cosa es que los físicos se dieron cuenta
de que las cuerdas abiertas tenían que acabar
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en alguna parte, tenían que estar ancladas
a un objeto que, además, llena todo el espacio:
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las branas.
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Esta en concreto es una 2-brana, porque tiene
dos dimensiones, pero las distintas teorías
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de cuerdas predicen la existencia de branas
de diversas dimensiones... ¡que incluso se
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estiran por las dimensiones extra!
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. Además, estas branas podrían ser capaces
de intersecar con otras branas, lo que daría
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más libertad a las cuerdas unidas a ellas:
ahora pueden tener un extremo amarrado a una
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brana y el otro extremo a otra, lo que confiere
a la cuerda nuevas propiedades.
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Por ejemplo, puede que una brana dote a la
cuerda de carga eléctrica, mientras que la
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otra la dote de carga de color.
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Entonces esta cuerda se comporta un quark.
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La idea es que los electrones, los neutrinos,
los quarks, los fotones… todas las partículas
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de nuestro universo podrían ser cuerdas cada
una ancladas con distintas branas,
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teniendo así sus diferentes características.
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Ahora sí, tanto la estructura de las branas
como la forma en la que el espacio en estas
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dimensiones extra está compactificado, va
a afectar a cómo vibran las cuerdas:
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van a influir en el número de partículas que
haya, o cuales son sus masas, o cuán fuerte
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es su interacción.
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La compactificación ayuda a determinar cuales
son las leyes de nuestro universo…
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y aquí están los físicos trabajando, porque no
hay una manera única de compactificar 6 dimensiones.
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No se conocen aún los números exactos, pero
la idea es que hay tropecientas compactificaciones
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distintas igual de válidas, cada una generando
sus propias leyes.
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Este paisaje de diferentes posibilidades se
llama el Landscape.
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Algunas personas apuntan a esto como una maldición:
la teoría debería decirte de una cuál es
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nuestra compactificación y cuales son las
leyes de nuestro universo,
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no poner sobre la mesa una cantidad ingente de posibilidades.
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Sin embargo, otros piensan que detrás de
esto hay algo fundamental:
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al igual que la astrofísica nos dice que hay varias maneras de fabricar un sistema planetario
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que, de hecho, existen en el cosmos, puede ser que
lo que la teoría de cuerdas nos está diciendo
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es que hay varias maneras de fabricar un universo,
y que nosotros somos uno con una compactificación
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concreta entre muchos otros universos completamente
distintos, conviviendo en un Multiverso.
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Dejando estas batallas a un lado: os hemos
contado que existen 5 teorías de cuerdas distintas…
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bueno, lo cierto es que eso es
lo que pensaban los físicos al principio,
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pero con el tiempo fueron notando que en realidad
no son tan diferentes:
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están conectadas por Dualidades.
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Por ejemplo, estas dos.
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En principio parecen teorías muy distintas,
con sus peculiaridades, pero lo cierto es
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que con una cierta transformación puedo convertir
una en la otra y viceversa.
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Lo que estas equivalencias nos están diciendo
es que todas las teorías de cuerdas están hablando
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de lo mismo, solo que cada una lo comunica
de manera distinta: podríamos verlo como
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que cada teoría es un sentido, cada uno percibe
el mismo mundo pero de una manera particular.
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Y, de hecho, al igual que detectar un sonido
es mucho más sencillo con el oído que con el olfato,
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hay ciertos cálculos que son sencillos
de obtener con una teoría… pero infernales con otra.
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Las dualidades se siguen estudiando, pues nos llevan a sitios insospechados.
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a lugares como la famosa teoría M, una teoría que, aunque conectada, ni siquiera es una teoría de cuerdas;
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o a lugares en los que lo que nos parece tridimensional, podría realmente ser bidimensional.
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Pero de esto hablaremos en otra ocasión.
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Sin duda, las predicciones de la teoría de cuerdas son increíbles
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Pero... (y aquí va la gran pregunta), ¿serán las reglas más fundamentales de la realidad?
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No lo sabemos... y aún tardaremos mucho en averiguarlo
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Así que, ¡pongámonos a trabajar! Descubramos todas las maravillas que esta idea puede darnos
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y que la Naturaleza diga la última palabra
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