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28 de junio de 2014

La Teoría de Cuerdas: Una breve descripción


Cuerdas

La supuesta estructura básica de toda la materia según la Teoría de Cuerdas es una especie de filamentos de sutil energía que, gracias a su aptitud para adoptar un número ilimitado de formas, explicaría la maravillosa variedad de todo lo que hay en el Universo, por muy grande o pequeño que sea. Una hipótesis por ahora indemostrable, pero sugerente y “elegante”.

La mecánica cuántica y la relatividad general adoptan unos enfoques diferentes para ver cómo funciona el Universo. Muchos físicos creen que debe haber alguna forma o algún método de unificar estas dos teorías. Una aspirante a tal teoría universal es la Teoría de las Supercuerdas o la teoría de cuerdas, para abreviar. Vamos a dar un breve resumen de esta nueva y compleja hipótesis.

Cuerdas, y no partículas

Los niños de pequeños aprenden sobre la existencia de protones, neutrones y electrones, las partículas subatómicas básicas que crean toda la materia tal y como la conocemos. Los científicos han estudiado cómo estas partículas se mueven e interactúan unas con otras, pero en el proceso se ha planteado una nueva serie de conflictos.

Ejemplos de cuerdas cerradas

Ejemplos de cuerdas cerradas

De acuerdo con la teoría de cuerdas, estas partículas subatómicas no existen. En cambio, pequeños trozos de cuerda vibrante, que son demasiado pequeñas para ser observadas por los instrumentos de hoy en día, sustituyen a estas partículas. Cada cuerda puede estar cerrada en un bucle, o puede estar abierta. Cada partícula sería en realidad una cuerda vibrante, y la vibración que tenga determinará su tamaño y su masa.

¿Cómo pueden las cuerdas sustituir a las partículas puntuales?

En un nivel subatómico, existe una relación entre la frecuencia (f) a la que vibra algo y su energía (E).
E = h*f     donde h es la constante de Planck.

Al mismo tiempo, la famosa ecuación de Einstein E=m*c2 nos dice que hay una relación entre la energía y la masa.

Por lo tanto, existe una relación entre la frecuencia de vibración de un objeto y su masa. Tal relación es fundamental para la teoría de cuerdas.

Limitando las dimensiones del Universo

La teoría de la Relatividad de Einstein nos proporcionó una multitud de dimensiones para el Universo, ya que no tiene límite. La Relatividad funciona igual de bien en cuatro dimensiones como en cuarenta. Pero, la teoría de cuerdas sólo funciona en diez u once dimensiones. Si los científicos pudieran encontrar pruebas que apoyen la teoría de cuerdas, habrán limitado el número de dimensiones que pueden existir en el Universo.

Nosotros sólo experimentamos cuatro dimensiones. Entonces: ¿Dónde se encuentran las otras dimensiones predichas por la teoría de cuerdas? Los científicos han teorizado y han llegado a la conclusión de que se encuentran acurrucadas en un espacio muy compacto, tan pequeño (del orden de 10-33 centímetros) que no seríamos capaces de detectarlas.

Aunque, por otra parte, estas dimensiones extra podrían ser demasiado grandes como para medirlas. Es más, puede ser que nuestras cuatro dimensiones sean las que están acurrucadas en un espacio extremadamente pequeño en el interior de estas otras dimensiones.

Buscando pruebas

En 1996, los físicos Andrew Strominger del Instituto de Física Teórica de Santa Bárbara, y Cumrun Vafa de Harvard, simularon un agujero negro con una cantidad excesiva de desorden, o entropía. Anteriormente, hace dos décadas, los físicos Jacob Bekenstein y Stephen Hawkings ya había simulado un agujero negro. En ese momento, nadie entendía por qué un agujero negro podía albergar tanta entropía.

El agujero negro teórico, creado por Strominger y Vafa, no fue creado como un agujero negro convencional. En su lugar, se basaron en la teoría de cuerdas para simularlo, proporcionando un enlace entre esta nueva teoría compleja y una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza, la gravedad. Al basarse en la teoría de cuerdas en lugar de las partículas fundamentales, hicieron que esta hipótesis, potencialmente unificadora, parezca más creíble.

Todavía no se sabe con seguridad si la teoría de cuerdas es la última teoría o la teoría del todo. Pero es una buena candidata para este puesto, y es un fuerte contendiente para explicar el funcionamiento interno del Universo.

Fuente: Space.com

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