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Teoría de cuerdas

La teoría de cuerdas es un planteo científico que indica que las partículas materiales son estados vibracionales de un filamento. Este modelo o hipótesis contempla que el espaciotiempo tiene once dimensiones; es decir, siete más que las cuatro que se consideran habitualmente (altitud, latitud y longitud más la posición en el tiempo).

Según cómo vibran estos filamentos o cuerdas, se pueden apreciar quarks, fotones, neutrones, electrones o protones. Estas subpartículas, siguiendo con el razonamiento, no son puntos como en el modelo estándar, sino modos de vibración.

Gravedad cuántica

La teoría de cuerdas se enmarca en el campo de la gravedad cuántica.

Si tienes poco tiempo, revisa el índice o el resumen con los puntos clave.

Orígenes de la teoría de cuerdas

Los orígenes de la teoría de cuerdas se encuentran en un trabajo escrito por el estadounidense John Henry Schwarz y el francés Jöel Scherk, que dieron a conocer en 1974. En dicho artículo, estos físicos apelaron a la existencia de cuerdas para realizar una descripción de la fuerza de gravedad, dejando de lado la consideración de las llamadas partículas puntuales o puntos materiales.

Esta teoría de cuerdas de Schwarz y Scherk se presentó como una teoría del todo, ya que supone una hipótesis que daría un esquema teórico único a la totalidad de las interacciones fundamentales. De todas maneras, sus postulados no tuvieron demasiada trascendencia hasta la denominada primera revolución de las supercuerdas, que empezó a desarrollarse en 1984 y se extendió hasta 1986.

En este periodo, diversos científicos realizaron aportes. Así se logró cancelar la anomalía de la teoría de cuerdas de tipo I gracias al mecanismo Green-Schwarz, se descubrió la cuerda heterótica y se introdujo la variedad de Calabi-Yau (o espacios de Calabi-Yau) para esgrimir que hay seis dimensiones compactas que permiten la obtención de la supersimetría N=1.

Es importante indicar que hoy no hay una única teoría de cuerdas, sino varias hipótesis que presentan ciertas diferencias entre sí. Incluso existe una teoría de supercuerdas, que combina diferentes teorías de cuerdas e introduce a los fermiones a través de la supersimetría.

Galaxia

Algunos físicos creen que la expansión del universo podría explicarse a través de la teoría de cuerdas.

Principales fundamentos

A nivel general, la teoría de cuerdas se basa en la consideración de cuerdas y no de partículas puntuales como elementos básicos. Mientras que las partículas puntuales tienen dimensión cero, las cuerdas son objetos de dimensión espacial extendida.

El estadounidense Edward Witten fue quien sostuvo en 1995 que existen once dimensiones, combinando de este modo las teorías de cuerdas en la teoría M. De acuerdo a esta teoría M, las partículas son cuerdas que vibran a una determinada frecuencia en el espacio-tiempo.

Este espacio-tiempo, por lo tanto, presenta las tres dimensiones espaciales habituales, la dimensión temporal y otras seis dimensiones compactadas que no pueden observarse. Es en este marco donde se produce la vibración de las cuerdas.

Otra idea importante es la de supersimetría, una simetría de carácter hipotético que permite vincular las propiedades de los fermiones y los bosones. Así, una partícula fermiónica está asociada a una compañera bosónica y viceversa. La supersimetría, además de resultar clave en la teoría de cuerdas, también contribuye a la explicación de la materia oscura.

Astrofísica

Para la teoría de cuerdas, los agujeros negros pueden representarse a nivel cuántico como ovillos.

Variantes de la teoría de cuerdas

Las variantes de la teoría de cuerdas que surgieron en la década de 1980 son cinco. Luego fueron unificadas en la teoría M, que dio comienzo a la segunda revolución de supercuerdas. La teoría M, además de propiciar la unificación mediante equivalencias como la simetría especular, la dualidad U, la dualidad T y la dualidad S, además aportó la noción de brana, una entidad física que puede presentarse como p-branas o d-branas según sus características.

En la teoría de cuerdas de tipo I, por ejemplo, hay diez dimensiones en el espacio-tiempo, donde intervienen cuerdas y d-branas abiertas y cerradas. La teoría de cuerdas de tipo IIA, en cambio, solo contempla d-branas cerradas y añade al gravitino (el par supersimétrico del gravitón).

La teoría de cuerdas de tipo IIB, la teoría de cuerda heterótica-O (HE) y la teoría de cuerda heterótica-E (HE) son las otras variantes, cada una con sus particularidades.

Las críticas

Las críticas a la teoría de cuerdas por parte de la comunidad científica se basan principalmente en la imposibilidad de contrastar los preceptos con datos experimentales. Por eso hay quienes afirman que la teoría de cuerdas no es falsable, con lo cual tampoco puede considerarse como científica.

Si las nuevas dimensiones que postularon quienes impulsaron la teoría de cuerdas no existen, al igual que las diversas simetrías que hallaron, todo el modelo teórico resultaría fallido.

El físico, filósofo y epistemólogo argentino Mario Bunge, por ejemplo, consideró que la teoría de cuerdas podría ser pseudocientífica debido a que la consistencia no es suficiente para construir conocimiento científico. La confirmación experimental, indicaba Bunge en 2006, nunca llegó (y, al menos por el momento, sigue sin llegar).

En definitiva, mientras la teoría de cuerdas no pueda contrastarse por la vía experimental, no puede comprobarse de modo científico, aunque tampoco descartarse. A casi medio siglo de su origen, dicha falta de validación experimental aparece como su principal contra.

Cómo citar este artículo Julián Pérez PortoPublicado por Julián Pérez Porto, el 2 de agosto de 2023. Teoría de cuerdas - Qué es, orígenes, definición y concepto. Disponible en https://definicion.de/teoria-de-cuerdas/
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