Teoría cuántica de campos
Parece que las cuerdas se mueven por un espacio-tiempo de diez dimensiones y deben ser supersimétricas en él. Esta suposición tiene muchas consecuencias: por ejemplo, que además de las cuerdas también hay objetos de dimensiones superiores, las llamadas D-branas.
En este contexto, el grupo de teoría de cuerdas del MPP se ocupa de diferentes escenarios de compactificación. Al hacerlo, los teóricos también investigan qué implicaciones tienen para la física de partículas y la cosmología. Además, se estudian propiedades generales de la gravedad cuántica y la teoría de cuerdas en el marco del programa swampland. Entre otras cosas, se trata la cuestión de qué teorías cuánticas de campos permiten una incrustación consistente en la teoría de cuerdas a bajas energías o en la gravedad cuántica a altas energías – y para qué teorías cuánticas de campos no es así. Estas últimas pertenecen entonces al llamado terreno pantanoso.
Además, estudian las propiedades cuánticas de los agujeros negros y la estructura de los procesos de dispersión cuántica en la teoría cuántica de campos y la gravitación cuántica, así como las propiedades matemáticas de las compactificaciones y, en particular, de las álgebras no asociativas.
¿Qué es la teoría de cuerdas en términos sencillos?
La teoría de cuerdas propone que los componentes fundamentales del universo son “cuerdas” unidimensionales en lugar de partículas puntuales. Lo que percibimos como partículas son en realidad vibraciones en bucles de cuerdas, cada una con su frecuencia característica.
¿Funciona la teoría de cuerdas con la teoría cuántica de campos?
La teoría de cuerdas se basa en la idea de que, a distancias muy cortas, todas las partículas se extienden en objetos unidimensionales llamados “cuerdas”. La teoría moderna de cuerdas es un campo amplio y variado con fuertes conexiones con la gravedad cuántica, la física de partículas, la cosmología y las matemáticas.
Teoría de cuerdas para dummies
Una pregunta fundamental que puede plantearse en el contexto de la teoría de cuerdas es: ¿Cuál es la geometría del espaciotiempo? A escalas macroscópicas, la teoría de la relatividad de Einstein da una respuesta precisa y bien probada a esta pregunta: la geometría del espaciotiempo y los campos de materia de fondo obedecen las ecuaciones de Einstein. La estructura del espaciotiempo a escalas microscópicas sigue siendo más misteriosa, y la mayoría de los enfoques de la gravedad cuántica sugieren que, a escalas cercanas a la longitud de Planck de 10-35 cm, una noción convencional de la geometría del espaciotiempo basada en colectores de topología fija y objetos sonda que siguen geodésicas no proporcionará una descripción útil. ¿Significa esto que para describir la estructura microscópica del espaciotiempo debemos abandonar nuestras herramientas geométricas y los conocimientos que tanto nos ha costado adquirir? Puede que en última instancia sea así. Sin embargo, la utilidad de estas herramientas y la escasez de sustitutos sugieren que lo hagamos gradualmente, identificando qué aspectos geométricos pueden conservarse con seguridad, cuáles modificarse y cuáles deben descartarse por completo. En la teoría de cuerdas, el conjunto de ideas resultante constituye la noción de “geometría de cuerdas”.
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Teoría de cuerdas
La teoría de cuerdas es la única teoría conocida que unifica las cuatro interacciones fundamentales: la electromagnética, la gravitatoria y las fuerzas nucleares fuerte y débil. Su coherencia con la mecánica cuántica la convierte también en la principal candidata a teoría de la gravedad cuántica. La teoría de cuerdas se enfrenta a dos grandes retos que podrían estar relacionados entre sí: puede permitir que nuestro universo tenga demasiadas propiedades físicas distintas (como las masas y constantes de acoplamiento de las partículas elementales) y, por tanto, carecer de predicciones experimentales claras. El segundo reto importante es la falta de una formulación no-perturbativa adecuada que defina la teoría también en el régimen de comportamiento cuántico extremo, como al principio de nuestro universo o en las profundidades de los agujeros negros.
Una dirección prometedora para abordar el segundo reto es la formulación de la teoría cuántica de campos de la teoría de cuerdas que recibe el nombre de Teoría de Campos de Cuerdas. Existen variantes de esta teoría para cuerdas abiertas y cerradas y también para la cuerda bosónica más simple y la supersimétrica más realista. En algunos casos (sobre todo en el de la supercuerda cerrada) ni siquiera existe tal descripción. El principal objetivo de la teoría de campos de cuerdas es comprender los antecedentes clásicos que nos presentan fenómenos bastante novedosos, como la aparición de objetos extendidos denominados D-branas o transiciones posiblemente no suaves en la geometría y/o topología del espacio-tiempo.