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Teoría de Cuerdas vs. Gravedad Cuántica de Bucles [Megapos
La idea de la materia aceptada es que se compone de partículas minúsculas guiados por campos de fuerza cuánticos.
Esto ya está muy lejos de la vista de sentido común que la materia es, bueno, sólo trozos de cosas. Si que parece bastante difícil de tomar, entonces prepárate para un poco más alejados del sentido común.
Los físicos teóricos que trabajan en el campo enrarecido de la gravedad cuántica de bucles han desarrollado una manera de describir las partículas elementales como meros enredos en el espacio. Si están en lo cierto, podría ser la
generalización científica más profunda de todos los tiempos, en el que todo en el universo surge de una simple red de relaciones, sin bloques de construcción fundamentales en absoluto.
Hasta ahora, la gravedad cuántica de bucles ha parecido como un pariente pobre de la teoría de cuerdas, que durante años ha sido la ruta más popular a una "teoría del todo" en el que todas las fuerzas de la naturaleza, y especialmente la gravedad, el forastero, entre otros - están unidos. La teoría de cuerdas se basa el mundo, desde pequeñas cuerdas y membranas que habitan en un espacio de 9 ó 10 dimensiones. Se acaba con algunos de los infinitos molestos de la mecánica cuántica y, sobre todo, predice las partículas que transportan la gravedad.
Sin embargo, para algunos ojos, la teoría de cuerdas ha desvelado. Ha quedado claro que hay muchas soluciones diferentes inconcebiblemente a sus ecuaciones, cada una con diferentes constantes de la naturaleza y las leyes de la física, la mayoría de los cuales están en desacuerdo con lo que sabemos sobre nuestro universo. La teoría de cuerdas no
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parece tanto una teoría del todo en nuestro universo como una teoría de todo lo demás. Otra crítica es que en vez de predecir la existencia de espacio y tiempo, la teoría de cuerdas los toma como un hecho.
"La rivalidad entre las dos teorías se debió en parte a los diferentes antecedentes y prejuicios de sus profesionales"
Gravedad cuántica de bucles, a pesar de su nombre confusamente similar, toma un enfoque diferente en el que todo se construye a partir de una red de relaciones. Ellos no son ni siquiera las relaciones entre los objetos como tales, sólo un gráfico resumen de las conexiones, pero a gran escala algo así como nuestro espacio y el tiempo sin problemas surgen de la red. Ahora, tal vez, la materia también lo hace, porque resulta que cuando la red está ligado en una trenza que forma algo así como una partícula. Esta entidad es estable, y puede tener carga eléctrica y la "imparcialidad" - una característica de las partículas que ha hilado hacia la izquierda o la derecha. Es más, algunas de las trenzas de diferentes coincidir con las partículas conocidas. Eso ya parece ser una mejora con respecto a la teoría de cuerdas, que permite a los universos en los que hay conjuntos completamente diferentes de las partículas.
Como conseguir-hacia fuera, algunos teóricos de cuerdas han recurrido al principio antrópico, lo que sugiere que las leyes y constantes de nuestro universo tiene que ser la forma en que van a permitir el surgimiento de la vida - de lo contrario no estaríamos aquí para medirlos. Este razonamiento antrópico es filosóficamente incómodo para muchos científicos, que cuestionan incluso si es comprobable. Gravedad cuántica de bucles, si bien se prescriben las propiedades de las partículas, podría encontrarse con el problema filosófico de lo contrario: ¿por qué un universo que es favorable para la vida surgen de las leyes físicas fundamentales?
La rivalidad entre las dos teorías pueden llegar a ser falsa. Se debió en parte a los diferentes antecedentes y prejuicios de sus practicantes, con los teóricos de cuerdas, principalmente procedentes de la física de partículas y el campamento de bucle de la relatividad general. Al final, tal vez una teoría final será compartir aspectos de lazos y cuerdas - o una teoría va a salir a contener el otro.
Ambas teorías han sido criticados porque no han logrado predecir ni un solo número que puede ser probado por la experiencia. Los teóricos parecen estar libres de especular a su antojo, dicen los críticos. Eso es un poco injusto. Lo que están haciendo está luchando para dar cabida a lo que sabemos sobre el universo en un solo marco.
ahora profundicemos en ambos temas:
Teoria de cuerdas
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, esas maquinas que converten cafe en 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.
En las Teorías de Cuerdas, las vibraciones de las cuerdas se observan como partículas cuánticas.
No pasaron muchos años hasta que Scherk y Schwarz encontrasen que, si se consideraba el tamaño de las cuerdas del orden de la longitud de Planck (aproximadamente 10^-35 metros), la antes misteriosa partícula de espín 2 resultaba ser un gravitón, el propagador de las ondas gravitatorias. Es decir, la Teoría de Cuerdas contenía naturalmente la gravitación, al menos en el caso de tener un espacio vació. Así mismo, y puesto que la teoría original sólo contenía bosones, incluyeron fermiones por el mecanismo de añadir SUSY a la formulación (y pasándose las cuerdas a denominarse, a veces, supercuerdas), de tal suerte que la dimensión crítica del espacio-tiempo se reduce hasta 10; que si bien sigue siendo un valor mayor que las 4 a las que Einstein nos acostumbró, es un número más aceptable que las 26 anteriores; pese a que
sigue exigiendo la existencia de algún mecanismo que compactifique las dimensiones extras(las reduzca a un punto inadvertible) de manera que nuestro mundo sea, de manera efectiva, cuadri-dimensional.
Pero la cosa no se queda aquí, si no que la Teoría de Cuerdas es capaz de describir todas las interacciones
contempladas en el modelo estándar, pues las vibraciones de las cuerdas son capaces de dar lugar a todos los bosones que propagan estas interacciones si las condiciones son idóneas.
Sin embargo, con todas estas mejoras añadidas, la Teoría de Cuerdas no es una teoría única; si no que es posible construir hasta 5 formulaciones distintas, en función de si describen cuerdas abiertas o cerradas y con distintos tipos de interacción. Estas cinco teorías son: Tipo I, Tipo IIA, Tipo IIB, Tipo HO y Tipo HE. Y aquí ocurre una cosa realmente graciosa, pues el que existan varias teorías compatibles lleva, más que ser un escollo, a uno de los grandes éxitos de la teoría, pues resulta que el límite de baja energía de las distintas Teorías de Cuerdas, cuando las cuerdas dejan de interactuar y se propagan libremente, es ¡¡la Supergravedad!! Nombrándose, por tanto, las distintas teorías de cuerdas en función de a qué supergravedad se reducen.
Es además interesante el cómo surge esta identificación. Cuando se considera una Teoría de Cuerdas sin interacciones, el acoplo de la teoría no está definido de antemano, por lo que hay que recurrir a anular su variación, al igual que hacíamos en la integral de camino, de manera que la teoría sea renormalizable. Pues bien, cuando hacemos esto, nos encontramos con que se han de cumplir un juego de ecuaciones que resultan ser, ni más ni menos, que las ecuaciones de campo de la Supergravedad, a veces llamadas Ecuaciones de Einstein Generalizadas. Es decir, que en este sentido, la gravedad surge naturalmente como una necesidad de que la propia teoría sea consistente. Si no existiese gravedad, no se podría formular una teoría de cuerdas que funcionase. Maravilloso ¿no?
Es decir, caminando por dos carreteras distintas hemos llegado al mismo punto, dos teorías creadas independientemente para resolver un problema desde distintos puntos de vista resultan confluir llegados un momento, lo que nos indica, siendo optimistas, que seguramente vayamos por el buen camino. Y esto lleva de nuevo a una pregunta; si todo casa tan bien en el caso de existir 5 teorías, ha de haber un motivo que explique el porqué de esta variedad; motivo que no comprendimos hasta finales del Siglo XX.
La Teoría M
En los años ochenta del siglo pasado, comenzó a estar de moda, sobre todo en la corriente europea de físicos de cuerdas, el análisis de las relaciones entre las distintas teorías encarnadas en lo que se conocen como Dualidad T y Dualidad S, esta última descubierta por el español Luís E. Ibáñez y su grupo. Como era de esperar, lo que estas dualidades constataban era que las distintas descripciones de las cuerdas estaban relacionadas entre sí bajo ciertas condiciones.
La primera en descubrirse fue la Dualidad T, que actuaba en el caso de que existiese una dimensión enrollada en torno a un círculo. En este caso, se puede demostrar que la física de dos sistemas donde el radio del círculo sea R o 1/R son idénticas, llevando a relacionar entre sí las dos teorías de Tipo II así como las dos de tipo H.
A continuación llegó la contribución española de la Dualidad S, que identifica teorías con constante de acoplo g con aquellas donde la constante de acoplo es 1/g. Es decir, relaciona los rangos de interacción débil con los de interacción fuerte. Resultaron ser duales s, además de la teoría Tipo IIB consigo misma, la Tipo I con la tipo HO.
Por tanto, parece claro que todas las teorías de cuerdas están íntimamente relacionadas, mostrando distintos aspectos de lo que resulta ser una misma realidad.
Esta idea fue llevada al extremo cuando en los años 90 E. Witten propuso que las cinco teorías no eran si no aspectos distintos de una sola, esta vez 11-dimensional, a la que llamó Teoría M (Sobre la M han corrido ríos de tinta. Se la ha llegado a asociar con las palabras magia, misterio, membrana… o incluso hasta con la W de Witten invertida.).
Además, el hecho de que sea 11-dimensional es muy importante, pues su límite a baja energía resulta ser ¡¡la
Supergravedad en 11 dimensiones!! La cual es la Supergravedad más “grande” que se puede construir, cerrando perfectamente las relaciones entre SUGRA’s y Teorías de Cuerdas.
Sin embargo, la Teoría M presenta un gran problema a la hora de trabajar con ella. Si en las Teorías de Cuerdas el objeto fundamental son, valga la redundancia, las cuerdas; al abrirse una dimensión extra, estas se convierten en la teoría M en membranas bidimensionales, las cuales no son tratables con las técnicas matemáticas actuales.
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…
Gravedad Cuántica de Lazos
La gravedad cuántica es la hipotética teoría que combinaría en un único esquema conceptual los principios de la mecánica cuántica con la teoría gravitatoria. Desde los inicios de la mecánica cuántica, sobre los años 20 del pasado siglo, los científicos se han preguntado cómo se incorporan las ideas cuánticas en la teoría de la gravedad. A día de hoy no hay una teoría confirmada que lo haya logrado.
Sin embargo, no faltan propuestas, siendo sin duda alguna la más popular la teoría de cuerdas. Esta teoría se basa en la idea de que las materia está conformada por filamentos de energía que están en vibración. Dicha teoría requiere para su consistencia interna la presencia de un número de dimensiones mayor de cuatro (10 u 11 según la versión de teoría de cuerdas que empleemos) y la presencia de supersimetría. La supersimetría relaciona partículas con espín entero con compañeras de espín semientero y viceversa. A día de hoy no hay pruebas experimentales ni de las dimensiones extra ni de los compañeros supersimétricos de las partículas que conocemos. Pero está claro que el esquema presentado por teoría de cuerdas, a pesar de los detalles comentados, es muy sugerente porque permite unificar en una única teoría todas las partículas conocidas y todas las interacciones, incluyendo la gravedad y todo esto a nivel cuántico. No queremos hablar en esta entrada de esta teoría, que ha sido tratada extensamente en muchos sitios presentando sus virtudes y sus problemas. Más bien lo que queremos es presentar, sencillamente, las bases de una teoría de gravedad cuántica que se ha venido desarrollando desde mediados de los años 80 del siglo anterior.
La teoría anteriormente mencionada se la conoce en castellano como Gravedad Cuántica de Lazos (algunos prefieren Bucles). En esta entrada nos referiremos a ella como Loop Quantum Gravity que es su nombre en inglés y generalmente emplearemos LQG para referirnos a ella.
¿En qué se basa LQG?
La motivación de la LQG es simple, combinar las teorías actuales de gravedad con la mecánica cuántica.
La gravedad viene descrita por la Relatividad General (RG en lo que sigue) y nos dice que la gravedad no es más que la
respuesta del espaciotiempo a la presencia de cualquier otro campo (electromagnético, fuerte, etc). La gravedad es la manifestación del cambio de la geometría del espaciotiempo como respuesta a la presencia de energía en el mismo (y a como esté distribuida).
Según la RG la gravedad no es una fuerza ni una interacción. Es algo mucho más especial, es la manifestación de la propia geometría del espaciotiempo y esta geometría es dinámica. Esto implica que responde a la presencia de materia y energía. Y claro, si la geometría cambia, la forma de propagarse la materia y la energía también cambia. La relación entre geometría y energía presente en el espaciotiempo es lo que condensan las ecuaciones de Einstein de la RG.
Cuando hablamos de geometría esencialmente nos referimos a eso, a como medir longitudes, áreas, volúmenes etc. Y la geometría está condensada en un objeto matemático denominado métrica, que para lo que nos interesa es lo que nos permite medir los conceptos anteriormente mencionados. Por tanto RG nos dice que la métrica es algo que cambia cuando hay energía y/o materia en una región del espaciotiempo. El típico ejemplo de la sabana que se curva porque ponemos un cuerpo con masa es bastante bueno y aunque no es totalmente fiel a la teoría sí que nos da una idea acerca de lo que ocurre.
La conclusión aquí es simple: RG trata del propio espaciotiempo, de su comportamiento como un objeto físico dinámico.
Esto es tan así que lo que se está buscando con las ondas gravitacionales son ondulaciones del propio espaciotiempo.
Si ahora queremos cuantizar, es decir encontrar la versión cuántica, la gravedad escrita como RG lo que tenemos que hacer es encontrar la teoría cuántica para la métrica. Sin embargo, esto no conduce a una teoría apropiada, surgen muchos problemas para dar sentido a esta teoría, aparecen infinitos y peor que eso, muchos cálculos no tienen ni tan siquiera un sentido claro. Así que hay que buscar otra forma de intentar llegar a la teoría cuántica. Y la clave está en los potenciales.
En las teorías de las interacciones no gravitatorias (electromagnética, débil, fuerte) los potenciales son esenciales (de forma más técnica empleamos potenciales gauge que se presentan como conexiones en el sentido matemático).
En este punto necesitamos otro concepto bien conocido, las líneas de campo. Este concepto fue introducido por Michael Faraday. Uno puede visualizar el campo como constituido por infinitas líneas que marcan por donde va el campo.
Evidentemente uno no puede considerar infinitas líneas, así que en general elegimos un número finito (y fijado) de líneas para representar el campo.
Pero se puede tomar otra perspectiva. Imaginemos que el campo sólo está definido en esas líneas, un número finito de ellas. Y el potencial sólo está definido en los puntos de ese campo. Evidentemente para conocer el campo en su totalidad hay que conocer la infinitas líneas de campo y cuando vale el potencial en todos los puntos de dichas líneas. Pero uno siempre puede descomponer este conjunto de infinitas líneas en sumas de situaciones descritas por distintos números de líneas.
LQG llega a la misma conclusión, cuando fuerzan a la RG a ser cuántica, la teoría te dice que sólo puedes obtener información en líneas de campo (técnicamente en Wilson Loops). En este caso las líneas son cerradas, son círculos y de ahí viene el nombre de bucle o lazo (loop es más apropiado y el matiz en inglés en distinto a las palabras castellanas por las que se traducen). Esto implica que LQG predice una “discretización” efectiva del espaciotiempo, ya no se puede sondear en cualquier sitio, sólo tiene sentido hablar de gravedad (y por tanto del espaciotiempo y por donde se propagan partículas y energías) en esos loops.
¿Dónde están esos loops?
Esos loops no están en ningún sitio, esos loops definen el propio espaciotiempo por el cual la materia se propaga. Así que no tiene sentido de hablar del “espacio” donde están definidos los loops. Sólo tiene sentido hablar de dichos loops. Es decir, que a nivel cuántico un estado cuántico del espacio está dado por una configuración de dichos loops. No tiene sentido hablar de lo que hay fuera de los mismos.
Pero pronto se descubrió que este procedimiento era ciertamente complicado a la hora de hacer cálculos. Y se encontró una simplificación, las redes de espín (a las que nos referiremos como espín networks).
Espín Networks
Sorprendentemente la respuesta se encontró en los espín networks, que fueron introducidos por Roger Penrose para dar una definición cuántica del espacio, sin embargo no fueron muy populares porque no se deducían de primeros principios y en esencia era una construcción introducida a mano. Casualmente LQG recuperó este concepto partiendo de los principios de la relatividad general combinados con la cuántica.
Los espín Networks son simplemente grafos, conjunto de líneas unidas en nodos, donde cada línea del grafo tiene una etiqueta que puede tomar valores 1/2, 1, 3/2, 2, 5/2,…
Estas líneas tienen una orientación, es decir, podemos decir si la línea “entra” a un nodo o “sale” del nodo dado. Además, los nodos también tienen información, en ellos hay un objeto matemático que transforma los valores de las etiquetas entrantes en los valores de las etiquetas salientes, correspondientes a las líneas entrantes y salientes de un nodo dado.
Esta es una característica esencial de la teoría.
El punto esencial es que dado un conjunto de loops siempre se puede encontrar un espín network equivalente.
Los estados cuánticos del espaciotiempo, o de la geometría siguiendo las enseñanzas de RG, vienen dados por un espín network (conjunto de líneas unidas en los nodos y las etiquetas de cada línea). Es por eso que a veces se dice que los espín networks representan un estado cuántico de la geometría y por eso también se suele llamar a LQG, Geometría Cuántica.
Geometría en LQG
Es evidente que si queremos hablar de geometría hemos de dar la receta para medir longitudes, ángulos, áreas o volúmenes. LQG da dichas recetas y se encuentra un resultado sorprendente. Aquí presentamos únicamente el área porque es el caso más simple y el mejor conocido.
Si queremos calcular el área de una superficie dada, S, lo que tenemos que hacer es mirar cuantas líneas de un espín network la “pinchan”. Entonces miramos las etiquetas asociadas y una determinada función de dichas etiquetas nos da el valor del área.
Para concretar, supongamos que la superficie S únicamente está “pinchada” por un lado del espín network. Dicho lado tiene una etiqueta de valor j. El área de la superficie S viene dada por esta expresión:
Lo que implica esto es que las áreas no pueden tomar cualquier valor, existe un mínimo de área que viene dada por el valor j=1/2. Evidentemente si tenemos muchos lados “pinchando” el área vendrá dada por la suma de las correspondientes raíces cuadradas de las etiquetas j de cada lado que “pincha” la superficie de interés.
Para volúmenes, longitudes y ángulos también es conocido que no pueden tomar más que ciertos valores. Así que en cierto sentido la geometría del espaciotiempo está discretizada.
Un último comentario sobre esta fórmula, y por ende de la teoría entera. En LQG tenemos un parámetro, un número real, denominado que es el parámetro de Barbero-Immirzi (Fernando Barbero puede ser considerado uno de los padres de esta teoría, y actualmente es un investigador del CSIC). No hay restricción alguna al valor de este parámetro, únicamente ha de ser distinto de cero. Así que hay que fijar su valor de alguna forma. Hasta la fecha no hay un consenso sobre el valor o el papel que juega el parámetro de Barbero-Immirzi en la teoría.
Preguntas sobre LQG:
¿Cuál es el mayor problema de la LQG?
El principal problema de la LQG es que no se sabe si cuando revertimos el proceso de convertirla en una teoría cuántica volvemos a obtener RG.
Cuando uno tiene una teoría cuántica, un criterio de consistencia es calcular el límite clásico, es decir, lo que nos queda cuando revertimos el proceso de cuantización ha de ser la teoría clásica correspondiente.
Veamos este esquema:
Partimos de una teoría clásica A, efectuamos el proceso de cuantización, obtenemos la teoría cuántica A, que llamaremos qA. Ahora revertimos el proceso, lo que se llama límite clásico de la teoría qA, y miramos a ver si acabamos otra vez en A.
Teoría clásica A —(cuantización)—> Teoría qA —(límite clásico)—> Teoría clásica A Para el electromagnetismo esto funciona perfectamente:
Electromagnetismo de Maxwell —> Electrodinámica Cuántica —-> Electromagnetismo de Maxwell.
Evidentemente en el proceso de límite clásico la teoría cuántica te dice que hay diferencias con la teoría clásica pura, lo
que se llaman correcciones cuánticas, pero que tales correcciones son muy pequeñas y no perceptibles a las escalas de energías y velocidades usuales del mundo clásico (aquel que no es relativista ni cuántico, nuestro día a día).
Para LQG lo que tenemos es:
Relatividad General —> Loop Quantum Gravity —> ¿¿¿???
Hasta que los físicos trabajando en este tema no prueben que de hecho se recupera RG (con correcciones cuánticas) la LQG no es útil.
¿Es LQG una teoría unificadora?
La respuesta inicial es no. LQG puede aceptar cualquier tipo de campo no gravitatorio viviendo sobre los espín networks.
Así que no hay restricciones ni unificaciones. Sin embargo, hay una unificación sutil en LQG, en esta teoría la gravedad se formula de manera idéntica al resto de interacciones del modelo estándar de la física de partículas.
Además, no sabemos si la teoría puede dar mayores pistas a la unificación porque aún no conocemos la teoría en su totalidad. Habrá que esperar a mayores avances.
¿Puede ser formulada LQG en un espaciotiempo con un número de dimensiones mayores de cuatro?
Pues hasta hace poco la respuesta era no, pero desde Mayo de este año hay una versión de la teoría que permite extender las técnicas de LQG a un número arbitrario de dimensiones. Además permite introducir supersimetría en este contexto en dimensiones extra. Esto puede ser útil para ver si LQG y Teoría de Cuerdas tienen algún punto en común.
¿Cuáles son los motivos para seguir investigando en LQG?
El principal es que el tema es interesante y que es ciertamente complicado. Además de que hay resultados parciales que indican que se está en el buen camino. Los resultados más prometedores son:
- En LQG se puede calcular la entropía de los agujeros negros. Si bien es cierto que inicialmente para encontrar la ley de Bekenstein-Hawking que dice que la entropía de un agujero negro es A/4, para encontrar el coeficiente 1/4, hay que fijar un parámetro libre de la teoría para acomodar este valor. Esto parece un poco ad hoc, pero actualmente los últimos resultados indican que no hay que fijar dicho parámetro para encontrar la proporcionalidad correcta entre entropía y área en un agujero negro. Hay que comentar que LQG permite calcular la entropía de agujeros negros pausibles en astrofísica.
- Cuando se importan las técnicas de LQG a la cosmología se encuentra que la singularidad inicial del universo, el punto inicial del big bang, no es un punto especial. El universo fluye por dicho estado inicial de forma suave. Esto es lo que ha dado lugar a la teoría del big bounce o el gran rebote. Lo que viene a decir es que nuestro universo tuvo un universo previo que colapsó y rebotó en lo que nosotros llamamos big bang.
Las preguntas que surgen son muchas, ¿qué era ese universo? ¿era igual que el nuestro pero colapsando? ¿de donde surgió?. Todas estas preguntas se están investigando y no hay una respuesta clara. Pero además se están buscando señales susceptibles de ser observadas en la radiación cósmica de fondo, y por tanto someter esta teoría al escrutinio de la experiencia, que proceden de este modelo de evolución del universo. Posiblemente esta teoría cosmológica basada en LQG, que se conoce como LQC, afecte a la teoría inflacionaria, y por tanto podrá ser discriminada por observaciones cosmológicas que cada día son más precisas.
Conclusión
Y así están las cosas, este es el tablero donde los físicos teóricos juegan 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.
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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2 comentarios
@Gusttte hace 1 año
Apenas entre, se me vino a la mente The big bang theory
@VERDAERO hace 10 meses +1 De todo lo que alcancé a leer...
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
Esta frase es la única verdad comprobada...
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