Cómo la supersimetría salvó la teoría de cuerdas

La teoría de cuerdas, como la mayoría de las revoluciones, tuvo orígenes humildes. Comenzó allá por la década de 1960 como un intento de comprender el funcionamiento de la fuerza nuclear fuerte, que había sido descubierta recientemente. La teoría cuántica de campos, que se había utilizado con éxito para explicar el electromagnetismo y la fuerza nuclear débil, no parecía ser suficiente, por lo que los físicos estaban ansiosos por algo nuevo.

Un grupo de físicos tomó un formalismo desarrollado (y luego abandonado) por el padrino cuántico Werner Heisenberg y lo amplió. En esa expansión encontraron estructuras matemáticas que se repetían en el espacio-tiempo: las primeras cuerdas. Desafortunadamente, esta teoría de las protocuerdas hacía predicciones incorrectas sobre la naturaleza de la fuerza fuerte y también tenía una variedad de artefactos problemáticos (como la existencia de taquiones, partículas que sólo viajaban más rápido que la luz).

Una vez que otra teoría cobró importancia, la que conocemos hoy basada en quarks y gluones, la teoría de cuerdas desapareció de escena. Pero, una vez más, como en la mayoría de las revoluciones, los rumores persistieron a lo largo de los años, manteniendo viva la esperanza. En la década de 1970, los físicos descubrieron varias propiedades notables de la teoría de cuerdas. Primero, la teoría podría soportar más fuerzas además de la nuclear fuerte. Las cuerdas en la teoría de cuerdas tenían una tensión enorme, lo que las obligaba a enrollarse sobre sí mismas en el volumen más pequeño posible, algo así como la escala de Planck. Una vez en su lugar, las cuerdas podrían soportar varios tipos de vibraciones, como una cuerda de guitarra tensa. Las diferentes vibraciones condujeron a diferentes manifestaciones de fuerzas: una nota para la nuclear fuerte, otra para el electromagnetismo, etc.

Una de las posibles vibraciones de la cuerda actuó como una partícula de espín-2 sin masa. Se trata de una partícula muy especial, porque sería la fuerza cuántica portadora de la fuerza gravitacional, el santo grial de una teoría cuantizada de la gravedad. Los teóricos de la época no podían creer lo que veían en las pizarras: la teoría de cuerdas incluía de forma natural y elegante la gravedad cuántica, ¡y ni siquiera lo intentaban!

El segundo gran acontecimiento que surgió en la década de 1970 fue la introducción de la supersimetría, que afirmaba que todas las partículas que transportan fuerzas (llamadas bosones, como los fotones y los gluones) estaban vinculadas a un compañero supersimétrico en el mundo de las partículas que construyen cosas (llamadas fermiones). , como electrones y quarks), y viceversa. Esta simetría no aparece en entornos normales, casuales y cotidianos, sino que sólo se manifiesta en energías extremadamente altas. Entonces, si retrocediéramos en el tiempo hasta los primeros momentos del Big Bang, o si tuviéramos fondos suficientes para construir un colisionador de partículas en la órbita de Júpiter, no veríamos simplemente el zoológico normal de partículas con el que estamos familiarizados. , pero también a todos sus socios supersimétricos, a los que se les dieron nombres convenientemente estúpidos, como selectrones, sneutrinos, squarks, fotinos y el que menos me gusta: el bosón wino.

Independientemente de la escala de energía, al hacer esta conexión, la teoría de cuerdas podría construir un puente entre los bosones y los fermiones, permitiéndole dar el salto de una simple teoría de fuerzas a una teoría de cada partícula individual existente. También resolvió el desagradable problema de los taquiones, lo cual fue un bonito detalle.
A finales de los años 1970, la teoría de cuerdas podía potencialmente explicar todas las partículas y todas las interacciones entre ellas, y proporcionar una solución cuántica a la gravedad.

Una teoría para gobernarlos a todos, una teoría para encontrarlos, una teoría para reunirlos a todos y atarlos con la cuerda.

Con información de UniverseToday