Teoría de cordas

Na Galipedia, a wikipedia en galego.

Teoría física que trata de unificar as forzas correspondentes aos catro campos fundamentais presentes na natureza, para tentar conseguir unha "teoría do campo unificado". O obxectivo da teoría de cordas é tentar explicar os sucesos que se observan nas dimensións do espazo dominadas por cada un dos campos por separado. Utiliza a matemática do cálculo tensorial para as demostracións.

A base deste modelo físico non son os puntos ou partículas de dimensión cero que fundamentan teorías anteriores, senón uns obxectos extendidos de unha dimensión chamados cordas (strings, en inglés). Pártese do suposto de que o espazo é como unha grande rede de tres dimensións (os clásicos eixos x,y,z). A devandita rede atópase sempre vibrando. Todo vibra, desde as partículas subatómicas até as moléculas. E todo, nunha mesma frecuencia. Que sucedería se existisen diferentes frecuencias? Que existirían diferentes dimensións, de xeito que unha molécula podería pasar a unha dimensión na cal se vibraría coa nova frecuencia. As cordas, como eixos, estarían formadas de éter ou espazo vacío, de xeito que con tres cordas definimos un plano, que representan unha dimensión. Ou o que é o mesmo, que n cordas unidas representan a dimensión n.

Partindo desta teoría básica xurden dúbidas como, por exemplo, o que é ese éter. Poderíamonos achegar ao concepto de éter de Einstein, que na súa teoría da relatividade utilizaba o éter para definir o movemento das partículas respecto a un "algo". Ainda que máis que éter, falaríamos dun tipo de vacío especial, aquel no que haí enerxia, máis enerxia no punto cero ou fundamental (correspondente ao estado de mínima enerxía dunha vibración).

Existen asimesmo outras definicións das supercordas, desde falar de dez dimensións, relacionándose coa teoría matemática dos Calabi, até descender do modelo heterótico das dez dimensións até as catro dimensións. Tense proposto unha cota de dez elevado a 1.500 teorías subxacentes posibles, algunhas das cales estarían en contradición. Buscar entre elas algo coherente, sería ao final unha maior dificultade que atopar a TOE (teory of everything, teoría do todo).

Entrando en detalles sobre os modelos das supercordas: as partículas elementais, con masas menores que a masa de Planck (2.176716x10^-8kg) poden tratarse como excitacións ou vibracións de baixa enerxía de cordas. As frecuencias de vibración dunha supercorda están determinadas pola súa tensión, que a súa vez relaciónase coa masa de Planck, que é, de toda a teoría, o único parámetro con dimensións definidas (2,176716x10^-8kg). A tensión da corda son 10³⁹ toneladas, de xeito que a diferencia de enerxía entre un estado vibracional máis baixo da corda (que corresponde na natureza ás partículas de masa cero, que sería o que observamos) e o seguinte estado (que corresponde ás partículas masivas máis livianas) é moi grande: as partículas elementais máis lixeiras terían a masa dun grao de po.

Algo do máis importante nesta teoría é o concepto de supersimetría, unha simetría especial que transforma bosóns e fermións entre si e unifica as partículas de spin enteiro e semienteiro.

Agárdase que a supersimetría sexa exacta tan só a temperaturas moi altas (así como a 10³² graos centígrados), ao cal só se chegou no universo cando este só tiña 10^-43 segundos de idade). Á temperatura media do universo actual ("algo" máis baixa, 3,45 +/- 0,78K,uns -270ºC) a supersimetría sería só aproximada, polo que entón as partículas máis lixeiras non terían masa cero, senon aquela que corresponde coa medida experimentalmente.

Ben, entón por que chegamos a quedarnos en só catro dimensións? unha das teorías do día traballa o concepto de compactificación. Con este método pódese facer que varias das dimensións queden ocultas, curvándose sobre si mesmas e facendo unha estrutura demasiado pequena para ser visíbel. Suponse que ao comezo do universo todas as dimensións estaban curvadas (cun raio de tan só 1,6x10^-35metros, a distancia de Planck), e logo, durante súa expansión e enfriamento, catro delas espandíronse e despregáronse formando o actual espazo de aspecto tetradimensional.