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Teoría
de la Relatividad y Mecánica Cuántica
El
concepto de universo se basa en dos teorías
diferentes, muy estables cada una en su campo, pero
que presentan grandes problemas cuando se intentan
combinar para resolver los problemas más
profundos del universo. Por un lado se encuentra
la Teoría de la Relatividad de Einstein,
que nos sirve para estudiar las partes más
grandes del universo, como las estrellas o las galaxias.
La otra teoría es la Mecánica Cuántica,
un conjunto de leyes por las que se rigen las partículas
más pequeñas, como los átomos
o las partículas subatómicas.
Uno
de los ejemplos donde se da la mala incompatibilidad
es en el origen
del universo o Big-Bang, en el que hace unos
15.000 años una partícula estalló,
haciendo que desde entonces el universo se haya
expandido constantemente, generándose así
las estrellas y galaxias al enfriarse.
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Para
describir el universo a gran escala se utilizan
una serie de leyes englobadas en la Teoría
de la Relatividad General de Einstein, que nos explica
el funcionamiento de la gravedad, mostrándonos
el espacio como una enorme cama elástica.
Todos los cuerpos deformarán su superficie
en mayor o menor grado dependiendo de su masa, siendo
percibida dicha curvatura como la gravedad. Es decir,
la Luna gira alrededor de nuestro planeta como consecuencia
de la curvatura del tejido espacial (espacio-tiempo)
que ha provocado.
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Sin
embargo, cuando intentamos describir el mundo microscópico,
esta teoría no nos sirve, al ser despreciable
la masa de los cuerpos. Es entonces cuando se utiliza
la Mecánica
Cuántica, al abandonar el predecible mundo macroscópico
para adentrarnos en un mundo inmerso en el caos
donde el tejido espacial es accidentado. En este
mundo, millones de veces más pequeño
que el de los átomos, el tejido del espacio-tiempo
es tan arbitrario que no se puede saber nada con
certeza, estando gobernado por la incertidumbre.
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Esta teoría matemática unificadora
describiría todas las interacciones que se
dan en la naturaleza, ya que la gravitatoria es
explicada mediante la relatividad. La Cuántica
se encarga de explicar las otras tres: la electromagnética,
que produce la electricidad y la atracción
magnética; la nuclear fuerte, responsable
de mantener los protones y electrones unidos dentro
del átomo; la nuclear débil, causante
de la desintegración radiactiva. La relación
entre estas cuatro interacciones y la materia explica
cada uno de los acontecimientos que suceden en el
universo.
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Teoría
de Cuerdas (String Theory)
Hasta
ahora, los científicos han descrito los componentes
básicos de la materia (átomos y partículas
subatómicas) como pequeñas esferas o puntos.
La Teoría de Cuerdas afirma que el alma de dichas partículas
son hilos vibrantes de energía denominados cuerdas.
Las cuerdas vibran de unas formas determinadas dotando a las
partículas de sus propiedades únicas, como la
masa y la carga. El origen de esta teoría se remonta
a 1968 cuando el físico Gabrielle Veneziano descubrió
que las ecuaciones de Euler, con 200 años de antigüedad,
describían la interacción nuclear fuerte, iniciándose
así un movimiento que desembocaría, gracias
al físico Leonard Susskind, en la aparición
de los hilos vibrantes como interpretación de dicha
fórmula.
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Si se agrandase un átomo hasta
el tamaño del sistema solar, una cuerda sería
como un árbol…
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Todavía
existen muchos escépticos, ya que se piensa de una
forma completamente diferente a la habitual, el origen de
todo no son puntos sino pequeños hilos vibrando. Además
de que todavía no se ha realizado ningún experimento
que demuestre la existencia de estas cuerdas. Los escépticos
eran partidarios del Modelo Estándar, que se basa en
las partículas y que puede reproducir experimentalmente.
Las partículas (6 quarks y 6 leptones) se crean a partir
de otras partículas y las denominadas partículas
mediadoras o mensajeras, que originan las diferentes interacciones
elementales. El fotón sirve de mediador en la interacción
electromagnética, los bosones de Gauge en la nuclear
débil y los gluones en la nuclear fuerte. Este modelo
basado en teoría cuántica de campos describe
todas las interacciones salvo la gravitatoria.
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A
la hora de explicar la Teoría de Cuerdas, aparecen
numerosos problemas. El primero de ellos es que afirma la
existencia de una partícula hipotética, el taquión,
que viaja a velocidades
superiores a la de la
luz, lo que contradeciría la relatividad de Einstein.
También esta teoría requiere de 10 dimensiones,
lo que implica alguna dimensión más de las que
conocemos, así como anomalías matemáticas
o la existencia de partículas sin masa que no se podían
descubrir en experimentos. Una de las soluciones a tan complicado
problema fue identificar a la partícula sin masa (y
que jamás se había observado) como el gravitón,
la causante de la interacción gravitatoria a nivel
cuántico.
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El
Modelo Estándar
(Standard Model)
El
Modelo Estándar puede reproducirse experimentalmente
pero no puede explicar la interacción gravitatoria,
mientras que la Teoría de Cuerdas es capaz de explicar,
a su manera, las cuatro interacciones fundamentales, pero
es incapaz de probarse en un laboratorio. La razón
de ello es lo diminuto de las dimensiones con la que trata.
Los partidarios de esta teoría alegan que aún
no se dispone de la tecnología adecuada o suficiente
para poder hacerlo, de ahí que aún no haya podido
ser contrastada.
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El
difícil dilema de la existencia de más dimensiones
que las cuatro habituales (tres espaciales y el tiempo) se
remonta a 1919 cuando el alemán Theodor Kaluza introdujo
una nueva dimensión, la quinta, que correspondía
a la curvatura en la que la interacción electromagnética
operaba. Esta dimensión adicional, al igual que las
cinco más que requiere la Teoría de Cuerdas,
en total diez espaciales y una temporal, tendría una
forma envolvente o circular ínfimamente pequeña,
del tamaño de las propias cuerdas. Serían necesarias
para evitar la presencia de taquiones, y los "fantasmas",
partículas con probabilidad de existencia nula.
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Teoría
de las Supercuerdas
Una
consecuencia de no poder probarse esta teoría es que
han aparecido cinco versiones diferentes de dicha teoría,
todas ellas igual de válidas, siendo incapaz de discernirse
cuál es la auténtica. Una de ellas aseguraba
que los hilos vibrantes eran abiertos, otra suponía
como bucles cerrados a estos hilos.
Todas
estas nuevas versiones se agrupan en la Teoría de Supercuerdas,
en la que se incorpora a los fermiones y la supersimetría.
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Dedicado
a Sonya
Referencias:
www.wikipedia.org
http://www.pbs.org/wgbh/nova |
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