¿Universo de más dimensiones?

              T. Kaluza

Las dimensiones mas altas fueron introducidas en una teoría unificada por primera vez en 1919, en Alemania, por Theodor Kaluza. Le escribió a Einstein sugiriéndole que su sueño de hallar una teoría unificada de la gravitación y el electromagnetismo podía realizarse si elaboraba sus ecuaciones en un espacio-tiempo de cinco dimensiones. Einstein al principio se burlo de la idea, pero mas tarde, pensando y estudiando la sugerencia con mas frialdad y examen mas profundo, lo reconsidero y ayudo a Kaluza a que pudiera publicar su articulo.

      Oskar Klein

Pocos años mas tarde, el físico sueco Oskar Klein publico una versión del trabajo de Kaluza que, lo mejoraba dejando un diseño matemático mas fino, de mas calidad y que explicaba de manera mas contundente lo que la teoría quería significar al elevar la teoría a cinco dimensiones y lograr unificar la gravedad con el magnetismo. Desde entonces, la teoria es conocida como de Kaluza-Klein y, aunque parecia muy interesante, en realidad nadie sabia que hacer con ella hasta los años setenta, cuando resulto beneficioso trabajar en la supersimetria.

Claro que el verdadero descubrimiento era la Relatividad General

Pronto Kaluza-Klein estuvo en los labios de todo el mundo (los físicos mas destacados del momento hablaron de esa teoría). Aunque la teoría de cuerdas en particular y la super-simetría en general apelaban a mas dimensiones, las cuerdas tenían un modo de seleccionar su dimensionalidad requerida. Pronto se hizo evidente que la teoría de cuerdas solo seria eficaz en dos, diez y veintiséis dimensiones, y solo invocaba dos posibles grupos de simetría: SO(32) o E_{8 x} E₈. Cuando una teoría apunta hacia algo tan tajantemente, los científicos prestan atención, y a finales de los años ochenta había muchos físicos que trabajaban en las cuerdas.

El Modelo Estándar de la Física de Partículas (figura 3) permite comprender como estas partículas y tres de las fuerzas fundamentas están relacionadas entre sí. Desarrollado a principios de la década de 1970, ha explicado con éxito casi todos los resultados experimentales y predijo con precisión una amplia variedad de fenómenos. Con el tiempo y a través de muchos experimentos, el Modelo Estándar se ha establecido como una teoría de la física bien probada.

La cuerda es cuántica y gravitatoria, de sus entrañas surge, como por arte de magia, la partícula mensajera de la fuerza de gravedad: el gravitón. Funde de forma natural las dos teorías físicas más poderosas de que disponemos, la mecánica cuántica y la relatividad general, y cuando se convierte en supercuerda -con mayores grados de libertad- es capaz de describir bosones y fermiones, partículas de fuerza y de materia. La simple vibración de una cuerda infinitesimal podría unificar todas la fuerzas y partículas fundamentales.

Parece que todo está hecho de cuerdas, incluso el espacio y el tiempo podrían emerger de las relaciones, más o menas complejas, entre cuerdas vibrantes. La materia-materia, que tocamos y nos parece tan sólida y compacta, ya sabíamos que está conformada por grandes espacios vacíos, pero no imaginábamos que era tan sutil como una cuerda de energía vibrando. Los átomos, las galaxias, los agujeros negros, todo son marañas de cuerdas y supercuerdas vibrando en diez u once dimensiones espaciotemporales.

Lo cierto es que, andamos un poco perdidos y no pocos físicos (no sabemos si de forma interesada), insisten una y otra vez, en cuestiones que parecen no llevar a ninguna parte y que, según las imposibilidades que nos presentan esos caminos, ¿no sería conveniente elegir otros derroteros para indagar nuevas físicas mientras tanto?, para dejar que avanzasen las tecnologías, se adquieran más potentes y nuevas formas de energías que nos puedan permitir llegar a sondear las cuerdas y poder vislumbrar si, es cierto, que puedan existir esas cuerdas vibrantes que, con sus resonancias crean las partículas y la materia.

Nos queda mucho para poder oír las vibraciones de esas “cuerdas” que la física trata de encontrar, y, mientras tanto, oiremos estas otras.

Quedaba mucho y duro trabajo por hacer, pero las perspectivas eran brillantes. y, de entre todos ellos, los mas destacados fueron Schwarz y sus colaboradores en supercuerdas Green y Edward Witten. Ellos fueron los artifices de un gran periodo de aventura intelectual que desemboco en la mas moderna versión de la teoria de cuerdas que elaboro E. Witten con el nombre de Teoría M. Esta teoría de mas altas dimensiones nos ha llevado a una enorme profundidad matemática en el campo de la topología y, desde luego, ha dejado un panorama muy optimista en el horizonte.

Tal optimismo, desde luego, podría ser equivocado, ya que, de momento, solo contamos con el aparato teorico de la teoría y su verificación experimental se nos escapa al requerir disponer de la energía de Planck de 10¹⁹ GeV para comprobarla y, de momento, dicha energía esta fuera del alcance humano.

        Como nadie las ha podido ver, las imaginamos de mil maneras

Einstein, como todos sabeis, dedico buena parte de la segunda mitad de su vida a intentar hallar una teoria de campo unificada de la gravitacion y el electromagnetismo, con expectativas populares tan altas que las ecuaciones de su labor en marcha eran expuestas en escaparates a lo largo de la Quinta Avenida de Nueva York, donde eran escudriñadas por multitud de curiosos que no las entendian. En aquel tiempo, Einstein desconocia que las matematicas precisas para desarrollar una teoria asi, aun no existian. De ahi su fracaso en el intento. El habia ignorado los principios cuanticos.

Pero, retomemos las cuerdas. Los criticos del concepto de supercuerda señalaron que las afirmaciones sobre sus posibilidades se basaban casi enteramente en su belleza interna. La teoria no habia siquiera repetido los logros del Modelo Estandar, ni habia hecho ni una sola prediccion que pudiera someterse a prueba mediante experimentos.

         Hemos podido ver otras muchas cosas pero…, ni fotinos ni selectrones han aparido nunca

Cuando puedo admirar la imagen de n magnetar, me siento transportado a regiones lejanas del espacio en las que, ese magnetar o magnetoestrella (que es una estrella de neutrones alimentada con un campo magnético extremadamente fuerte y, Simplemente se trata de una variedad de púlsar cuya característica principal es la expulsión, en un breve período -equivalente a la duración de un relámpago-, de enormes cantidades de alta energía en forma de rayos X y rayos gamma. ), ha surgido a partir de una estrella masiva y se ha conformado como un extraño objeto exótico que nos produce sorpresa y admiración al ver como, a partir de una cosa totalmente diferente, por medio de transiciones de fase de diversa índole, se llega a formar otro objeto totalmente distinto del que fue.

La super-simetría ordenaba que el Universo debía contener familias enteras de nuevas partículas, entre ellas “selectrones” (equivalente super-simértrico del electrón) y “fotinos” (equivalentes del fotón), pero no especificaba las masas hipotéticas de tales partículas. La ausencia de pruebas aducidas en búsquedas preliminares de particulas supe-rsimétricas, como las realizadas en el acelerador PEP de Stanford y el PETRA de Hamburgo, por lo tanto no probaban nada; siempre se podía imaginar que las partículas eran demasiado masivas para ser producidas en esas maquinas y habría que esperar a otras mas adelantadas del futuro que, como ahora el LHC, nos pueda sacar a la luz, algunas de esas partículas super-simétricas que confirmarían la teoria.

¡Fotinos y selectrones! ¿Dónde?

La Teoria M que antes mencionaba, es una versión mas adelantada, en 11 dimensiones, nos ha dejado un cuadro que ilusiona y, desde luego, si finalmente se puede verificar lo que predice, estaríamos ante una teoría cuántica de la gravedad y, desde luego, nos explicaría el Universo como nunca antes se pudo hacer. Claro que, nosotros, pobres mortales e ignorantes, nos seguimos haciendo las mismas preguntas:

¿Donde, pues, hemos de buscar ese universo hiper-dimensional de la simetría perfecta? El mundo en el que vivimos esta lleno de simetrías rotas, y solo tiene cuatro dimensiones. La respuesta llega de la Cosmología, la cual nos dice que el universo super-simétrico, si existió, pertenece al pasado. La implicación de esto es que el universo empezó en un estado de perfección simétrica, del que evoluciono al universo menos simétrico en el que vivimos. Si es asi, la búsqueda de la simetría perfecta es la búsqueda del secreto del origen del universo, y la atencion de sus acólitos puede, volverse con buenas razones, como las caras de las flores al alba, hacia la blanca luz de la génesis cósmica.

¡Nos queda tanto por saber!

emilio silvera

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