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TEMAS | FÍSICA Las fuerzas unificadas, pero en un espacio ''sobredimensionado''
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El sueño de Einstein era entender todas las fuerzas como propiedades geométricas del espacio-tiempo. Así, la gravitación es entendida en la teoría de gravitación de Einstein como deformaciones del espacio de gran escala. En ese esquema, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares estarían determinadas por dimensiones adicionales al espacio tridimensional, las dimensiones compactas.

fuerzas1fuerzas2La teoría de cuerdas ha sido propuesta como una teoría fundamental de la naturaleza donde todas las fuerzas entre las partículas se encuentran unificadas en una sola y única interacción.

Bajo el paradigma de Einstein, la geometría del espacio-tiempo, y en consecuencia, la gravitación, está descrita por las ecuaciones que él propuso para dimensión D=4. En la teoría de cuerdas, la solución de vacío es el espacio-tiempo de Minkowski, de 10 dimensiones. Esa es la solución que tiene la máxima simetría, es el estado de menor energía y es absolutamente estable.

La escala de la teoría de cuerdas, es decir, cuán pequeño debemos explorar para detectar sus efectos, es 10-35 m. Su equivalente de energía, es decir, cuánta es la energía que es capaz de excitar los grados de libertad extra, es E ~ 1019 GeV = 1028 eV.

fuerzas3En la teoría de cuerdas, la dimensión del espacio-tiempo es 10. Normalmente, el tiempo ocupa una dimensión, entonces el espacio, si la teoría de cuerdas representa el mundo en que vivimos, tiene 9 dimensiones. Es decir, el espacio tiene 6 dimensiones extra, que no vemos. La teoría incluye una explicación para esta incapacidad de ver más allá de tres. No percibimos esas 6 dimensiones extra, porque a nuestra escala se encuentran compactificadas –algo así como un enclaustramiento- en un espacio mucho más pequeño de lo que podemos explorar con nuestros actuales medios. El dibujo representa el espacio-tiempo como un cilindro. Las dimensiones conocidas están a lo largo del eje del cilindro. Las tapas representan las seis dimensiones extra, cuya escala es 1050 veces más pequeña.La teoría predice que el tamaño de la compactificación es 10-35 m. Este tamaño coincide con la llamada escala de Planck, que pone límites a la continuidad del espacio.

Hay muchas más razones por las cuales muchos físicos se sienten atraídos por la la teoría de cuerdas. Además de mostrar la unificación de las fuerzas, tiene una simetría notable y del punto de vista matemático es consistente con la teoría cuántica actual. Pero, tiene defectos. Uno de ellos es que todo cálculo que se proponga para predecir fenómenos observables es muy complicado. Y, además, como la realidad que describe está muy lejos de nuestros posibilidades tecnológicas actuales –tal vez, por mucho tiempo-, sus predicciones no pueden verificarse aún.

fuerzas4

También del punto de vista teórico surgen interrogantes.

¿Por qué 6+4? Es decir, ¿por qué 6 dimensiones compactas y 4 no-compactas? ¿Por qué el espacio debiera tener solo 6 dimensiones compactas y no más (o menos)? Por ejemplo, combinaciones como 9+1, o 5+5, etc ... Además, ¿qué hace que parte del espacio se enrosque? ¿Qué fenómeno fija el tamaño de enroscamiento, el tamaño de las dimensiones compactas?

Una teoría verdaderamente fundamental debiera predecir estas propiedades, decir que el espacio tiene que ser así y que no puede ser de otra forma. Parece sólo un problema técnico, pero es bueno decir que esta teoría fundamental, la teoría de cuerdas, en realidad no tiene algo que la haga una opción mejor que otra.


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