{"id":75519,"date":"2002-07-01T00:00:00","date_gmt":"2002-07-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2002\/07\/01\/las-supercuerdas-ahora-sin-nudos\/"},"modified":"2015-02-05T13:03:44","modified_gmt":"2015-02-05T15:03:44","slug":"las-supercuerdas-ahora-sin-nudos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/las-supercuerdas-ahora-sin-nudos\/","title":{"rendered":"Las supercuerdas, ahora sin nudos"},"content":{"rendered":"
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MIGUEL BOYAYAN<\/span>Una nueva concepci\u00f3n de \u00e1tomo: ya no m\u00e1s part\u00edculas, sino cuerdas que vibran como las de un viol\u00ednMIGUEL BOYAYAN<\/span><\/p><\/div>\n

Un beb\u00e9 emite sus primeros sonidos durante su primer mes de vida. Con el tiempo empieza a pronunciar vocales y palabras que parecen proferidas en una lengua extranjera, hasta que finalmente dice mam\u00e1 y pap\u00e1. En las \u00faltimas tres d\u00e9cadas, la Teor\u00eda de las Supercuerdas -una de las fronteras de la f\u00edsica, que busca la unificaci\u00f3n de todas las fuerzas conocidas y procura explicar fen\u00f3menos extremos, que van desde el interior del \u00e1tomo hasta los confines del universo- pas\u00f3 por una evoluci\u00f3n similar.<\/p>\n

Uno de los m\u00e1s recientes avances en ese campo fue producido por un grupo de investigadores encabezado por el estadounidense naturalizado brasile\u00f1o Nathan Jacob Berkovits, del Instituto de F\u00edsica Te\u00f3rica (IFT) de la Universidad Estadual Paulista (Unesp). El mismo consiste en un nuevo lenguaje matem\u00e1tico, destinado a resolver un problema que atormenta a los f\u00edsicos desde hace m\u00e1s de 25 a\u00f1os: la complejidad de c\u00e1lculos dentro de la Teor\u00eda de las Supercuerdas.Berkovits, un f\u00edsico de 41 a\u00f1os que mantiene un aire jovial y sencillo, observ\u00f3 con otros ojos una antigua dificultad, y cre\u00f3 un atajo que permite manipular con m\u00e1s facilidad la Teor\u00eda de las Supercuerdas: por primera vez, logr\u00f3 realizar c\u00e1lculos que abordan de igual manera dos grupos de part\u00edculas subat\u00f3micas.<\/p>\n

Uno de \u00e9stos es el de los bosones, transportadores de fuerzas: \u00e9ste es formado por los fotones, que conducen la luz, y los gravitones, portadores de la fuerza de la gravedad. El otro grupo es el de los fermiones, las part\u00edculas que constituyen la materia: son los electrones y los quarks. Cuando los bosones y los fermiones eran vistos de manera diferente, era mucho m\u00e1s dif\u00edcil desarrollar las ecuaciones que pretenden prever el comportamiento de las part\u00edculas subat\u00f3micas. “Los c\u00e1lculos con fermiones eran sumamente trabajosos”, dice el investigador de la Unesp, que desde hace 15 a\u00f1os se dedica a abordar estos problemas. “Solamente modifiqu\u00e9 la forma de tratar a las part\u00edculas.”<\/p>\n

El nuevo enfoque puede tener implicaciones importantes. En primer lugar, porque economiza tiempo: en vez de demorarse semanas, se pueden gastar tan solo algunos d\u00edas para desarrollar los razonamientos matem\u00e1ticos; o, en vez de d\u00edas, horas. El modelo simplifica, espec\u00edficamente, los c\u00e1lculos que implican la supersimetr\u00eda -un concepto del mundo subat\u00f3mico relacionado con la rotaci\u00f3n de las part\u00edculas alrededor de s\u00ed mismas, como si fueran peque\u00f1os planetas -y por eso facilita la resoluci\u00f3n de uno de los problemas m\u00e1s acuciantes de la f\u00edsica: incluir la Teor\u00eda de la Relatividad General en el mundo cu\u00e1ntico -una cuesti\u00f3n fundamental para unificar te\u00f3ricamente todas las fuerzas y interacciones de la naturaleza. Al margen de simplificar los c\u00e1lculos comprendidos en la supersimetr\u00eda, este modelo permite formular en el marco de la Teor\u00eda de las Supercuerdas algunos c\u00e1lculos que anteriormente eran impracticables.<\/p>\n

Seg\u00fan Berkovits, los nuevos c\u00e1lculos pueden usarse, por ejemplo, para probar una conjetura reciente de Juan Maldacena, un talentoso f\u00edsico argentino de 33 a\u00f1os, que explica la interacci\u00f3n entre los quarks -part\u00edculas que integran los protones y los neutrones del n\u00facleo at\u00f3mico. El modelo de Berkovits, publicado en abril de 2000 en el\u00a0Journal of High Energy Physics<\/em> , y presentado en julio de ese mismo a\u00f1o en el\u00a0Strings 2000<\/em> , un congreso de especialistas en supercuerdas reunido en la Universidad de Michigan, Estados Unidos -y desde entonces perfeccionado en una decena de art\u00edculos publicados en revistas especializadas-, gener\u00f3 admiraci\u00f3n y sorpresa. “Es impresionante que un f\u00edsico trabajando casi solo haya desarrollado ese modelo”, comenta uno de los pioneros de la Teor\u00eda de las Supercuerdas, el f\u00edsico estadounidense John Schwarz, del Instituto de Tecnolog\u00eda de California (Caltech), Estados Unidos. “Este trabajo muestra gran talento y determinaci\u00f3n”.<\/p>\n

Pero no fue un trabajo tan solitario. En 1994, Berkovits cambi\u00f3 el Kings College de Londres por el IFT, un lugar con escasez de especialistas en el \u00e1rea. El trabajo que resolvi\u00f3 el problema del tratamiento de los bosones y los fermiones incluy\u00f3 colaboradores como Cumrun Vafa, de la Universidad de Harvard, Warren Siegel, de la Universidad Estadual de Nueva York en Stony Brook, ambos en Estados Unidos, y alumnos y posdoctores del IFT como Brenno Carlini Vallilo, Carlos Tello Echevarria, Marcelo Leite, Osvaldo Chand\u00eda y Vladimir Pershin.<\/p>\n

Berkovits continua investigando su modelo, denominado\u00a0Pure Spinor Formalism<\/em> (Formalismo con Spinores Puros –\u00a0spinor<\/em> es un recurso matem\u00e1tico utilizado para describir la posici\u00f3n y el comportamiento de part\u00edculas subat\u00f3micas). El investigador, que este a\u00f1o ha publicado cuatro art\u00edculos sobre el tema, desarrolle aplicaciones cada vez m\u00e1s refinadas. “Fui invitado para presentar los desdoblamientos del modelo original en el\u00a0Strings<\/em> de este a\u00f1o en Inglaterra”, dice.<\/p>\n

La comprensi\u00f3n de este modelo, en especial para los que no son expertos, requiere una visi\u00f3n panor\u00e1mica de la historia, los defectos, las cualidades y las dificultades de la Teor\u00eda de las Supercuerdas. Dicha teor\u00eda despert\u00f3 sentimientos que fueron del total descr\u00e9dito, en vista de las dificultades que parec\u00edan insuperables, a la euforia, dado su potencial para resolver problemas que de otra manera parecen insolubles. Desde que fue criada, al final de la d\u00e9cada del 60, se mostr\u00f3 como una concepci\u00f3n revolucionaria. Revolucionaria porque cambi\u00c3\u00b3 el concepto de part\u00edculas subat\u00f3micas: \u00e9stas ya no ser\u00edan m\u00e1s puntos, sino peque\u00f1as cuerdas, abiertas o cerradas, que vibrar\u00edan como las cuerdas de un viol\u00edn, y tendr\u00edan un tama\u00f1o calculado en 10-35 metro (el n\u00famero 1 precedido por 35 ceros despu\u00e9s de la coma). Las alrededor de 200 part\u00edculas conocidas actualmente no ser\u00edan otra cosa que diferentes formas de vibraci\u00f3n de esas microcuerdas, como las diferentes notas musicales.<\/p>\n

Esta teor\u00eda, considerada elegante por los propios f\u00edsicos, tiene implicaciones intrigantes. Las cuerdas pueden vibrar de incontables maneras, lo que crea la posibilidad de que existan infinitas part\u00edculas en el universo. El f\u00edsico austr\u00edaco Isidor Isaac Rabi (1898-1988, Premio Nobel de 1944) se divertir\u00eda con la actualidad de la pregunta que formul\u00f3 cuando le contaron que una nueva part\u00edcula, el mu\u00f3n, hab\u00eda sido descubierta: “\u00bfY qui\u00e9n pidi\u00f3 esa part\u00edcula?” Un detalle: Rabi dijo eso en 1936, y de all\u00ed en adelante, fueron descubiertas decenas de otras part\u00edculas.<\/p>\n

La Teor\u00eda de las Supercuerdas sostiene que tanto el comportamiento como las caracter\u00edsticas b\u00e1sicas de las part\u00edculas, como la masa y la carga el\u00e9ctrica, son definidas por el modo de vibraci\u00f3n de las cuerdas. Probablemente, las cuerdas nunca ser\u00e1n vistas: los microscopios de tunelamiento son capaces de vislumbrar \u00e1tomos -en una reciente haza\u00f1a, un grupo de investigadores de IBM escribi\u00f3 el nombre de la empresa con 35 \u00e1tomos de xen\u00f3n-, pero no existe un medio para visualizar las cuerdas, que son tan peque\u00f1as que, si un \u00e1tomo fuera del tama\u00f1o de la Tierra, \u00e9stas ser\u00edan del tama\u00f1o de un \u00e1tomo. El concepto es absoluto: todo en el universo -incluidos nosotros, los seres humanos- nada m\u00e1s ser\u00eda que cuerdas vibrando.<\/p>\n

La Teor\u00eda de las Supercuerdas fue utilizada para entender, por ejemplo, un tipo de radiaci\u00f3n emitida por los agujeros negros, la radiaci\u00f3n de Hawking, nombre que homenajea al f\u00edsico ingl\u00e9s Stephen Hawking. Y es tambi\u00e9n uno de los medios por los cuales los f\u00edsicos procuran entender la explosi\u00f3n que habr\u00eda originado el universo, el Big Bang, e incluso la posibilidad de que existan universos c\u00edclicos, uno dando origen a otros.<\/p>\n

Del \u00e1tomo a los planetas
\n<\/strong>El mayor objetivo de la Teor\u00eda de las Supercuerdas, que el trabajo del grupo de la Unesp ayuda a concretar, consiste en unificar en las mismas ecuaciones -o hacer que \u00e9stas conversen- las cuatro fuerzas de la naturaleza: fuerte, d\u00e9bil, electromagn\u00e9tica y gravitacional. Las dos primeras act\u00faan esencialmente en el interior del \u00e1tomo: la fuerza (o interacci\u00f3n) fuerte hace que los quarks del n\u00facleo permanezcan cerca unos de otros, y la d\u00e9bil es responsable por la radioactividad. En un plano m\u00e1s observable, la fuerza electromagn\u00e9tica permite el uso de la electricidad y hace que funcionen los motores, mientras que la fuerza gravitacional hace que los cuerpos del universo se atraigan -es la m\u00e1s d\u00e9bil de todas, pero la que mantiene a los planetas en \u00f3rbita.<\/p>\n

Las cuerdas podr\u00edan conectar el mundo microsc\u00f3pico de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica -que integr\u00f3 las tres primeras fuerzas- con el mundo macrosc\u00f3pico de la relatividad general, sostenido por la gravedad. Pero esto no es f\u00e1cil, a causa de la propia definici\u00f3n de la fuerza gravitacional: \u00e9sta es el resultado de la multiplicaci\u00f3n del valor de cada masa involucrada, dividido por la distancia al cuadrado. En el mundo subat\u00f3mico, cuando una part\u00edcula est\u00e1 cerca de otra, la distancia es tan m\u00ednima que, matem\u00e1ticamente, la gravedad tiende a infinito -un resultado que perturba al mundo cu\u00e1ntico e inviabiliza la integraci\u00f3n de la gravedad con las otras fuerzas.<\/p>\n

La b\u00fasqueda de la unificaci\u00f3n de las fuerzas derrot\u00f3 al criador de las dos Teor\u00edas de la Relatividad, la Especial y la General: el jud\u00edo alem\u00e1n Albert Einstein (1879-1955), y persiste como un desaf\u00edo para las mayores inteligencias de la ciencia. Desde su surgimiento, en la d\u00e9cada del 70, la Teor\u00eda de las Supercuerdas procura explicar todo lo que sucede con las fuerzas y las interacciones de la naturaleza. Pero la primera versi\u00f3n, elaborada por tres f\u00edsicos – John Schwarz, del Caltech, Pierre Ramond, de la Universidad de Florida, Estados Unidos, y Andr\u00e9 Neveu, de la Universidad de Montpellier II, Francia-, ten\u00eda un problema: sus herramientas matem\u00e1ticas -su vocabulario- eran inadecuadas para describir un concepto clave de la Teor\u00eda de las Supercuerdas: la supersimetr\u00eda.<\/p>\n

La Teor\u00eda de las Supercuerdas predice que la naturaleza tiene otra simetr\u00eda adem\u00e1s de la m\u00e1s conocida, la simetr\u00eda del espacio-tiempo -seg\u00fan la cual las leyes de la f\u00edsica son las mismas, ya sea que estemos en la Tierra, en Marte o en cualquier otro punto del universo. Esta nueva forma de organizaci\u00f3n de la naturaleza, llamada supersimetr\u00eda, est\u00e1 relacionada con la rotaci\u00f3n de las part\u00edculas en torno a su propio eje, de la misma manera en que la Tierra gira en torno a s\u00ed misma cada 24 horas -es el chamado\u00a0spin<\/em> , una caracter\u00edstica tan importante de las part\u00edculas subat\u00f3micas como la masa y la carga.<\/p>\n

Pero, mientras que la Tierra solamente consigue rotar sobre s\u00ed misma de una sola forma, la naturaleza dividi\u00f3 a las part\u00edculas en dos grupos distintos, cada uno rodando de manera diferente: los bosones y los fermiones. La supersimetr\u00eda implica que por cada bos\u00f3n existe un fermi\u00f3n correspondiente. Por ejemplo, el electr\u00f3n, que es un fermi\u00f3n, tendr\u00eda un socio supersim\u00e9trico, el selectr\u00f3n (s de super), que es un bos\u00f3n. Los propios f\u00edsicos tienen dudas acerca de las existencia de esas part\u00edculas gemelas, llamadas supersocios, pues ninguna de \u00e9stas ha sido encontrada todav\u00eda.<\/p>\n

Schwarz, que formaba parte del primer equipo de formuladores de la teor\u00eda, no desisti\u00f3 de hallar una manera m\u00e1s adecuada de abordar la supersimetr\u00eda. En 1984, conjuntamente con el f\u00edsico ingl\u00e9s Michael Green, encontr\u00f3 finalmente las herramientas necesarias. Fue un momento de euforia, que fue conocido como la Primera Revoluci\u00f3n de la Teor\u00eda de las Supercuerdas, y atrajo a centenas de f\u00edsicos al \u00e1rea. Pero la frazada era corta. Al cubrir la cabeza, creando un vocabulario para describir la supersimetr\u00eda, las simetr\u00edas que abordan el espacio y el tiempo empezaron a comportarse de una forma extra\u00f1a y no se encajaban bien en el nuevo modelo. Los pies hab\u00edan quedado afuera.<\/p>\n

Cuentas posibles
\n<\/strong>El modelo de Berkovits corrige este problema, como un beb\u00e9 que, despu\u00e9s de aprender algunas palabras, re\u00fane un vocabulario suficiente como para armar una frase -el vocabulario que Berkovits cre\u00f3 permite estudiar las supercuerdas de una nueva manera, hasta entonces imposible con las descripciones anteriores. Un grupo que incluye a Berkovits, a f\u00edsicos del Instituto de Tecnolog\u00eda de Massachusetts y de las universidades de Harvard y de Carolina do Norte, Estados Unidos, adem\u00e1s de Witten, Vafa y posdoctorandos del IFT, aplic\u00f3 ese abordaje al an\u00e1lisis de las propiedades de la conjetura de Maldacena, que abre el camino para entender, detalladamente, el comportamiento de las part\u00edculas en el n\u00facleo at\u00f3mico -y as\u00ed, el trabajo comenz\u00f3 a andar. “Antes era imposible realizar algunos c\u00e1lculos de la conjetura de Maldacena”, comenta Berkovits.<\/p>\n

Poco a poco, surgen evidencias de que ese enfoque logra armonizar la supersimetr\u00eda y la simetr\u00eda del espacio-tiempo dentro de la Teor\u00eda de las Supercuerdas, sencillamente porque elimina las diferencias de tratamiento matem\u00e1tico entre bosones y fermiones, antes vistos con f\u00f3rmulas distintas y que ahora forman parte de las mismas ecuaciones.<\/p>\n

Otra visi\u00f3n de la Tierra
\n<\/strong>Pero, para arribar a esa soluci\u00f3n, fue necesario cambiar el punto de vista, como si el problema fuera encontrar a una persona en la Tierra. Para describir la posici\u00f3n -latitud y longitud-, podemos usar dos tipos de coordenadas: las cartesianas o las polares. Las primeras tiene tres variables perpendiculares (altura, largo y profundidad) y tratan a la Tierra como si fuera c\u00fabica. Las coordenadas polares reemplazan a la altura por la latitud, al largo por la longitud y a la profundidad por el radio de la Tierra, ahora vista como una esfera. Eso fue, b\u00e1sicamente, lo que hizo Berkovits: utiliz\u00f3 una forma m\u00e1s adecuada que sus colegas para describir la supersimetr\u00eda, como si hubiera encontrado un atajo.<\/p>\n

El significado de su trabajo podr\u00e1 ser a\u00fan mayor. El modelo quiz\u00e1s logre efectuar una descripci\u00f3n m\u00e1s uniforme de las cinco Teor\u00edas de las Supercuerdas conocidas. Claro que nada es sencillo en esta \u00e1rea, pero el f\u00edsico estadounidense Edward Witten, uno de los m\u00e1s importantes en ese campo, dio un buen empuj\u00f3n al demostrar, en 1995, que esas teor\u00edas son apenas versiones diferentes de otra, llamada por \u00e9l Teoria M -letra que recuerda tanto a\u00a0mother<\/em> (madre),membrane<\/em> (membrana) omatrix<\/em> (matriz). Hasta ese momento, la Teor\u00eda de las Supercuerdas parec\u00eda un animal que solamente era observado parcialmente -ora la cabeza, ora los pies-, sin una visi\u00f3n de conjunto. Witten logr\u00f3 observar el mosaico formado por esos abordajes y gener\u00f3 otro momento de euforia entre los f\u00edsicos: fue la Segunda Revoluci\u00f3n de la Teor\u00eda de las Supercuerdas. Witten sigue el trabajo del grupo de la Unesp desde hace muchos a\u00f1os. “El modelo de Berkovits es elegante y sorprendente”, coment\u00f3. Puede ser que estemos cerca de la Tercera Revoluci\u00f3n de la Teor\u00eda de las Supercuerdas. Resta solamente esperar.<\/p>\n

EL PROYECTO<\/strong>
\nInvestigaci\u00f3n y Ense\u00f1anza en Teor\u00eda de Cuerdas<\/em>
\nModalidad<\/strong>
\nProyecto tem\u00e1tico
\nCoordinador<\/strong>
\nNathan Jacob Berkovits – Instituto de F\u00edsica Te\u00f3rica de la Unesp
\nInversi\u00f3n<\/strong>
\nR$ 52.000,00<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un enfoque creado por un investigador de la Unesp facilita los c\u00e1lculos en la teor\u00eda que busca la unificaci\u00f3n de las fuerzas de la naturaleza","protected":false},"author":155,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[468],"class_list":["post-75519","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75519","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/155"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=75519"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75519\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=75519"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=75519"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=75519"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=75519"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}