Artículos de Fooly Cooly

Mario Herrero ValeaMario Herrero Valea | http://stringers.es/ | @Fooly_Cooly

Físico Teórico criado en las verdes tierras asturianas y paisano del premio Nobel Severo Ochoa. Dedica su tiempo al farragoso mundo de las supercuerdas y las múltiples dimensiones y, cuando alguna incertidumbre inesperada aparece, aprovecha para escribir en el proyecto que dirige: Stringers.es, un blog de ciencia en el que participan varios bloggers del país. También utiliza el tiempo libre para dedicarse a la astronomía, una afición que, entre dificultades climáticas, lleva a cabo en la tierrina del norte.

Gravedad cuántica, pesando lo muy pequeño (Tercera parte)

La Conjetura de Maldacena establece que las Teorías de Campos pueden ser imágenes de lo que ocurre con la gravedad en el interior de un espacio-tiempo concreto.

La Conjetura de Maldacena

Comenzamos hablando sobre el problema de la gravedad y hemos terminado describiendo las distintas Teorías de Cuerdas y lo que supone la teoría M. También hemos visto que la aparición de la gravedad es directa en forma de SUGRA’s, que permiten incluir las ideas de Einstein sobre el espacio tiempo y expandirlos en el mismo corazón de la teoría.

Sin embargo, la cosa no termina aquí. Desde que Bekenstein obtuviese su célebre expresión para la entropía de un agujero negro, la gravedad empezó a destacarse por encima de las otras interacciones fundamentales de la naturaleza, dando a entender que era, de algún modo, especial. El summun de esta realidad apareció a mediados de los años 90, cuando el físico argentino Juan Martín Maldacena enunciase lo que se conoce en círculos divulgativos como Conjetura de Maldacena, o en entornos más profesionales como Correspondencia AdS/CFT.

Lo que Maldacena encontró es que, cuando se describe el comportamiento de cuerdas en un espacio tiempo curvado de una forma muy particular (concretamente un Anti DeSittertensoriado a otro espacio), el sistema es completamente equivalente al que describe una teoría de campos sobre la frontera conforme del espacio-tiempo, frontera que resulta ser… ¡¡un espacio de Minkowsky!! En palabras cotidianas, cada cosa que ocurre en el interior de una esfera de cristal se corresponde con algo que ocurre en su superficie.

Las consecuencias de esta conjetura son muy importantes, pues existe la posibilidad de que el resto de interacciones (electromagnéticas y nucleares) sean tan sólo una ilusión, el reflejo sobre el cristal de un escaparate del contenido de la tienda. Así, podría ser que el electromagnetismo tan sólo sea la imagen proyectada de la interacción de algunas cuerdas en un supuesto interior del espacio-tiempo. De la misma manera, la necesidad de compactificar las dimensiones adicionales desaparece en cierto modo si consideramos que, quizás, nuestro mundo sea solamente la frontera; siendo el interior del espacio-tiempo inaccesible.

Quizás resulte que, al final, la única interacción sea la gravedad…

La Alternativa

Sería injusto terminar este artículo sin hablar de la alternativa que, en los años 80, surgió para afrontar el problema de la Gravedad Cuántica; la conocida como Gravedad Cuántica de Bucles (LQG). Como no soy un experto en el tema, os dejo con este artículo de Amazings, donde todo se explica mucho mejor de lo que yo podría.

Sin embargo, no puedo dejar de mencionar que los problemas de la LQG son increíblemente graves. Al discretizar el espacio-tiempo, todo el cálculo diferencial y de variedades que conocemos es inútil, lo que nos obliga a construir una nueva matemática donde el concepto de infinitésimo no exista, lo cual lacra inevitablemente la teoría hasta el punto de que, tras 20 años, no tiene ni cinemática… Aunque, quien sabe, quizás al final se levante de entre sus cenizas y nos dé a todos una sorpresa; pero yo no apostaría por ello.

Conclusión

Y así están las cosas, este es el tablero donde los físicos teóricos jugamos en la actualidad, intentando juntar todas estas piezas para dar lugar a una nueva teoría que, gracias al Monstruo Espagueti Volador, empieza a asomar las orejas por encima de los montones de hojas que llenan los escritorios de los físicos de medio mundo.

Mejor ver el vaso medio lleno y ser optimistas... ¿no?

Quizás en 10, 20 o 30 años podamos mirar hacia atrás y, al igual que ahora lo hacemos con todo lo que ocurrió el siglo pasado, reírnos de nuestra ingenuidad y verlo todo tan claro que nos parezca mentira haber estado tan perdidos.

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Gravedad Cuántica, pesando lo muy pequeño (I)
Gravedad Cuántica, pesando lo muy pequeño (II)
Gravedad Cuántica, pesando lo muy pequeño (III)

Gravedad cuántica, pesando lo muy pequeño (Segunda parte)

Las Supergravedades fuerzan la idea de Einstein al límite, extendiendo los conceptos de la Relatividad General.

Todo atado y bien atado

La Teoría de Cuerdas realmente surgió por una casualidad de esas que a veces se dan en ciencia.  Cuando en los años 60 los experimentos en el CERN (Centro Europeo para la Física de Partículas) comenzaban a ahondar en la materia más allá de lo que nunca se había conseguido, surgió un problema.  Los mesones, partículas ya predichas en 1949 por Hideki Yukawa, presentaban un problema al descubrirse que no eran partículas elementales, si no que estaban compuestas de una partícula unida a una antipartícula, que más adelante se conocerían como quarks;  siendo imposible observar estos componentes por separado. Por tanto, debía existir algún mecanismo que explicase el confinamiento de los quarks en el interior del mesón, mecanismo que, en vista de los resultados experimentales, G. Veneziano observó que era similar al comportamiento de una cuerda elástica.

Así pues, los físicos teóricos, esos señores que con solo café construimos locuras matemático-físicas, se pusieron manos a la obra para desarrollar una teoría que explicase el comportamiento de una cuerda en un marco tanto relativista (pues la energía típica del confinamiento de los quarks es del orden de los MeV) como cuántico (pues estamos hablando de un sistema subnuclear). Sin embargo, esta teoría, conocida como Teoría de Cuerdas Bosónicas, presentaba dos problemas graves.

El primero era que las dos propiedades anteriores sólo eran compatibles si las cuerdas vivían en un espacio tiempo de ¡26 dimensiones!, un valor ciertamente lejos del número de dimensiones que advertimos cotidianamente. Además, en el espectro de partículas creado por las excitaciones de las cuerdas (al cuantizar, las vibraciones de la cuerda pasan a observarse como partículas) aparecía una partícula de espín 2 que nunca había sido observada experimentalmente.

Por todo esto, y por la llegada de la Cromodinámica Cuántica, la verdadera teoría que describe los quarks y sus interacciones; la Teoría de Cuerdas desapareció del mundo de la física de partículas… pero no por mucho tiempo. Leer más »

Gravedad Cuántica, pesando lo muy pequeño (Primera parte)

Cuando Albert Einstein renegó de la teoría cuántica a la que él mismo había ayudado a nacer,  muchos achacaron esta “batalla” personal del suizo a su carácter temperamental y a un deje de orgullo profundo. Sin embargo, Einstein tenía una razón muy profunda para no aceptar las reglas del mundo cuántico; y es que su gran teoría, la Relatividad General, la teoría que describió la gravedad a un nivel que nunca nadie soñó; se mostraba incompatible con estas nuevas reglas que científicos como Sommerfield (el eterno olvidado), Born o Schrödinger habían refinado hasta convertirlas en la teoría mejor comprobada de la historia de la física, que hoy conocemos como Mecánica Cuántica.

Hasta aquí la historia es de sobra conocida por todos. La relatividad y la teoría cuántica no son compatibles, lo que ha obligado a los físicos teóricos del siglo XX a devanarse los sesos buscando una solución a este gran problema. Sin embargo, ¿cuál es exactamente esta incompatibilidad? ¿Y cuales son las alternativas que hemos desarrollado? Si bien estas preguntas están contestadas en muchísimos lugares, nunca he encontrado ningún texto capaz de poner todos los elementos del puzle en perspectiva para entender el porqué de la situación actual de la física teórica. Y por ello, si bien es presuntuoso decir que espero solventar este vacío con el texto que estás leyendo; al menos espero poner mi granito de arena para conseguirlo. Leer más »

El físico español que se codeaba con Einstein

Blas Cabrera

Si ha habido un momento prolífico en la historia de la Física, ese ha sido el comienzo del Siglo XX. Capitaneados por Einstein y su Teoría de la Relatividad, decenas de científicos de todo el mundo participaron en la evolución de una nueva física que aún a día resulta novedosa y sorprendente. Nombres como Schrödinger, Heisenberg, Weiss, Curie… son constantes en los artículos técnicos y de divulgación y conocidos por todos nosotros; físicos y matemáticos nacidos en Francia, Inglaterra, Suiza, Alemania, Estados Unidos…

Pero… ¿dónde están los españoles? ¿No hubo ningún nacido en la península Ibérica que participase en tan críticos años para la sociedad? Pues de hecho, los hubo, pero quizás por esa sempiterna manía que tenemos los españoles de desprestigiar nuestros propios éxitos, nadie recuerda sus nombres, pese a que entre ellos hubo figuras cuyos trabajos destacaron como de gran importancia para los inicios de las “nuevas ciencias”.

Este es el caso del físico canario Blas Cabrera. Leer más »

¿Es el Bosón de Higgs lo que necesita la física?

Imagen | CERN

Ahora que el LHC, el gigantesco acelerador de partículas de Ginebra, lleva funcionando una par de meses; es momento de preguntarse qué es lo que esperamos que consiga este mastodonte franco-suizo.

Pese a que no es el motivo principal de la construcción del ciclotrón, cada vez que se habla de esta máquina, resulta inevitable hablar del tan cacareado Bosón de Higgs; renombrado de manera incongruente como Partícula de Dios por algunos periodistas demasiado sensacionalistas.

Es cierto que la determinación de la masa de esta partícula, o la demostración de su existencia al fin y al cabo; es uno de los experimento más importantes que se están llevando a cabo en el CERN, pero… ¿de verás sería tan maravilloso encontrar a este esquivo bosón? En realidad, este asunto no está tan claro. Leer más »

Cómo funciona una cámara de niebla

Imagen: Scifair.org

Los físicos de partículas suelen encontrarse en sus vidas profesionales con el inconveniente de que aquello con lo que trabajan es tan sumamente pequeño que se vuelve indetectable tanto para el ojo humano como para los más avanzados sistemas de microscopía. Es cierto que en la actualidad se pueden conseguir imágenes en las que se distinguen átomos individuales cuando estos son lo suficientemente grandes, pero de ahí a poder visualizar un sólo protón, o un aún más pequeño electrón, hay un escalón insalvable para la técnica actual.

¿Cómo pueden, pues, los físicos saber que aquello con lo que trabajan no es un mero ente creado por su mente? ¿Cómo se pueden asegurar de que las partículas subatómicas existen en realidad? La respuesta es obvia: a través de su interacción con otras partículas o con otro sistema físico; y un ejemplo extraordinario de ello es el que se muestra en el vídeo que os dejo a continuación: una cámara de niebla. Leer más »