En el campo de la física de partículas, la teoría de cuerdas une la mecánica cuántica y la teoría general de la relatividad de Albert Einstein.

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¿Qué es la teoría de cuerdas?

La teoría de cuerdas proporciona un marco teórico en el que todas las partículas, desde los fotones hasta los quarks, son cadenas unidimensionales en oposición a puntos de dimensión cero. Si se encontrara una versión de la teoría de cuerdas que se mantuviera en todos los contextos, serviría como un único modelo matemático para describir la naturaleza del universo, una teoría de todo que reemplazaría al Modelo Estándar de la física, que no explica la gravedad.

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Las 5 ideas centrales de la teoría de cuerdas

Comprender los entresijos de la teoría de cuerdas requiere un estudio extenso, pero familiarizarse con los elementos principales de la teoría de cuerdas le dará una comprensión básica de sus conceptos centrales.

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  1. Cuerdas y branas
    2. : Las cuerdas son filamentos unidimensionales que se presentan en dos formas: cuerdas abiertas y cuerdas cerradas. Una cuerda abierta tiene extremos que no se conectan, mientras que una cuerda cerrada forma un bucle cerrado. Las branas (derivadas de la palabra 'membrana') son objetos en forma de hoja a los que se pueden unir cuerdas en cualquier extremo. Las branas son capaces de moverse a través del espacio-tiempo de acuerdo con las reglas de la mecánica cuántica.
  2. Dimensiones espaciales adicionales
    3. : Los físicos aceptan que nuestro universo contiene tres dimensiones espaciales, pero los teóricos de cuerdas defienden un modelo que describe dimensiones adicionales del espacio. En la teoría de cuerdas, al menos seis dimensiones adicionales pasan desapercibidas porque están fuertemente compactadas en una forma plegada compleja llamada variedad Calabi-Yau.
  3. Gravedad cuántica
    4. : La teoría de cuerdas es una teoría de la gravedad cuántica porque intenta fusionar la física cuántica con la teoría de la relatividad general. La física cuántica estudia los objetos más pequeños del universo, como los átomos y las partículas subatómicas, mientras que la relatividad general normalmente se centra en los objetos de mayor escala del universo.
  4. Supersimetría
    5. : También conocida como teoría de supercuerdas, la supersimetría describe la relación entre dos tipos de partículas, bosones y fermiones. En la teoría de cuerdas de supersimetría, un bosón (o partícula de fuerza) siempre tiene un fermión equivalente (o partícula de materia) y viceversa. El concepto de supersimetría sigue siendo teórico, ya que los científicos aún no han visto ninguna de estas partículas. Algunos físicos especulan que esto se debe a que se necesitarían niveles de energía increíblemente altos para generar bosones y fermiones. Estas partículas pueden haber existido en el universo temprano antes del Big Bang, pero luego se descompusieron en las partículas de menor energía que se ven hoy en día. El Gran Colisionador de Hadrones (el colisionador de partículas de mayor energía del mundo) puede generar en algún momento suficiente energía para apoyar esta teoría, aunque hasta el momento, no ha encontrado evidencia de supersimetría.
  5. Fuerzas unificadas
    6. : Los teóricos de cuerdas creen que pueden usar cuerdas que interactúan para explicar cómo las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza — la fuerza de la gravedad, la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil — crean una teoría unificada de todo.
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Una breve historia de la teoría de cuerdas

La siguiente línea de tiempo marca logros significativos en el campo de la teoría de cuerdas.

    1968 : Gabriele Veneziano, un físico teórico italiano que trabaja en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), utilizó datos recopilados de varios aceleradores de partículas para formular los fundamentos de la teoría de cuerdas. Construyó el modelo de resonancia dual después de darse cuenta de que podía usar la fórmula de la función beta de Euler de 200 años de antigüedad para explicar las características físicas de las partículas que interactúan fuertemente.
  • 1970
    • : El nombre 'teoría de cuerdas' se acuñó cuando tres físicos — Leonard Susskind, Holger Nielsen y Yoichiro Nambu — que utilizaron el modelo de Veneziano para sugerir que el universo está formado por diminutas cuerdas vibrantes.
  • 1971
    • : El profesor de física teórica Pierre Ramond inició el desarrollo de la teoría de supercuerdas formulando el concepto de supersimetría.
  • 1974
    • : El físico japonés Tamiaki Yoneya descubrió que la teoría de cuerdas contiene una partícula con las propiedades de un gravitón, una partícula cuántica que soporta fuerza gravitacional, y se dio cuenta de que algunos aspectos de la teoría de cuerdas también pueden ser una teoría de la gravedad.
  • 1984
    • : El físico inglés Michael Green y el físico estadounidense John Schwarz descubrieron la cancelación de anomalías en la teoría de cuerdas de tipo I, que se conoció como el mecanismo de Green-Schwarz. Este evento conectó aún más las ideas de la teoría de cuerdas con la supersimetría y lanzó la primera revolución de las supercuerdas.
  • 1985
    • : El 'Princeton String Quartet' —David Goss, Jeffrey Harvey, Emil Martinec y Ryan Rohm— descubrió las cuerdas heteróticas, que son cuerdas cerradas que son híbridos de una supercuerda y una cuerda bosónica.
  • 1995
    • : Edward Witten, físico teórico del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, Nueva Jersey, sugirió que las cinco versiones diferentes aceptadas de la teoría de cuerdas no son en realidad teorías separadas. Witten propuso que son solo límites variables de una sola teoría que Witten llamó teoría M. La idea de la teoría M lanzó la segunda revolución de las supercuerdas.

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