Barton+Zwiebach+Biografia

CIENTIFICOS NOTABLES 4 de octubre de 2011

U .N.I. (1972 – 1977). 1977). 1. Estudiante de Ingeniería Eléctrica en la U.N.I. Entrevista hecha al Dr. Pedro Heredia Martinetti (Ex profesor de la U.N.I.):

¿Quién era Barton Zwiebach? Ya me habían contado que en la U.N.I. (Universidad Nacional de Ingeniería) había un alumno de características académicas especiales. Por ese entonces yo enseñaba el curso de Propagación de Ondas Electromagnéticas y Víctor Reynafarje me había advertido que era un alumno que prestaba mucha atención y que hacía preguntas muy precisas (Argot universitario: difíciles). Pasó el curso y el día del examen sustitutorio noté su presencia. Me acerqué a él, pues no recordaba que lo hubiera desaprobado, produciéndose el siguiente diálogo: -Señor Zwiebach usted ha aprobado el curso, ¿por qué está aquí?- le pregunté con el afán de saber si yo lo había desaprobado d esaprobado en mi curso. -Si ingeniero- me contestó. Tengo 16, pero esa nota me baja mi promedio general- agregó. No hice más comentarios y en el momento de corregir el examen, siguiendo la mejor tradición académica europea apliqué el principio: “No dudes del que se esfuerza, porque ese alumno recibe siempre su recompensa”.

Sin leer para nada el contenido del examen le puse como nota 20 (máxima nota entre 0 y 20) y puedo sustentar ante quien sea el ¿Por qué? En la década del 70 (1970 a 1980) el Perú fue gobernado por militares, los problemas sociales se agudizaron y los estudiantes universitarios salieron a las calles para protestar, pidiendo un gobierno democrático.


Otra anécdota de Pedro Heredia Martinetti. Recuerdo que por el año 1976, un año de huelgas y movilizaciones estudiantiles. El Director de Escuela, el Ingeniero Biella nos dio la orden de dictar clases sin importar las condiciones. Durante la huelga, cierto día, la movilización había sido muy violenta: se quemaban llantas en cada esquina, la policía amedrentaba a los estudiantes y ellos respondían con piedras y arengas cantadas y vociferadas. En la puerta había muchos “en pie de huelga” que impedían el

ingreso de estudiantes y profesores. Acudí a clases esperando no encontrar a nadie, pero me equivoqué. Al alumno Barton Zwiebach sí lo habían dejado pasar, ¿Y cómo Barton pudo pasar? Otra anécdota de Pedro Heredia Martinetti. Barton ya estaba ingresando al noveno ciclo de estudios. Un día me preguntó acerca de la posibilidad de desarrollar una tesis de investigación en el décimo y último ciclo de estudios. Hice la consulta respectiva y Barton presentó una solicitud al Rector para p ara la autorización. La respuesta fue por supuesto positiva y tuve el honor de ser su asesor en la Tesis. El tema escogido era en ese momento nuevo en el campo del conocimiento “La Antena de ranura o apertura”. Anotó que Zwiebach es el único alumno

egresado de la U.N.I. que registra una tesis hecha antes de acabar el pregrado (antes del bachillerato). La idea o finalidad era explorar teóricamente y en lo posible en forma práctica esta antena. Por esa razón Barton requería del uso o empleo del computador de la U.N.I. El problema era que por la complejidad del trabajo se requería el empleo del computador en “Batch” y no en “Time sharing”

como era la costumbre. Todo marchaba bien, hasta que un día domingo “a las 8 de la madrugada”

un Señor tocó el timbre de mi casa. Bajé de inmediato y abriendo la puerta se desarrolló el siguiente diálogo:


-Soy el Ingeniero Zwiebach, el papá de Barton, mi hijo no regresa a su casa desde el viernes. Tememos lo peor, ya he visitado muchos hospitales y no lo encuentro. He llamado a sus amigos y parientes y tampoco lo han visto; su mamá está desesperada y usted es nuestra última esperanza- comentó el papá de Barton. -Yo lo vi el viernes en la tarde -Respondí. -Voy a llamar al Centro de Cómputo, pues creo que allí estuvo el viernes Agregué. Hablé con el Ingeniero Chang, (que más tarde fuera presidente del I.G.P. (Instituto Geofísico del Perú), ya lamentablemente fallecido). Él me informó que Barton se encontraba en el Centro de Cómputo, le solicité que lo pusiera en hablar conmigo (comunicación telefónica): -Señor Barton que ha ocurrido -Pregunté. -Nada Ingeniero -Respondió. Estoy trabajando desde el viernes. -Pero Señor Barton se ha olvidado usted que tiene familia. Además ¿dónde durmió y comió? -Le increpé. -No he dormido, junte los escritorios, me recosté en ellos y comí galletas que compré en el Kiosco- me respondió con naturalidad. Por supuesto que de inmediato le pasé el teléfono a su señor padre, quien después de conversar con su hijo y agradecerme, se retiró a su domicilio, con una de las sonrisas más grandes que recuerdo haber visto.


2. Cambio de Ingeniería Eléctrica a Física, la decisión determinante. La siguiente anécdota del profesor Barton muestra sus afanes por la Física: “Como estudiante graduado de ingeniería eléctrica cada año debía

consultar con un asesor de matrícula. En mi primer año en CALTECH obtuve el máster en ingeniería. En el segundo año, inicié el doctorado. Dado mi interés en la Física, tomé varios cursos en la disciplina. Cuando fui a matricularme al principio del tercer año (1979), el asesor de matrícula, el Dr. Middlebrook, miró mi record (matrícula), y se sorprendió de que hubiera tomado tantas asignaturas en Física”.

-Eres un alumno de ingeniería, ¿Cierto?... -¿Qué haces tomando tantos cursos de Física? -Me interesa. Es lo único que pude decir. mismo día decidí hacer lo que debí atrás: transferirme al departamento de Física”. “Ese

haber hecho tiempo

En la actualidad el profesor Barton se dedica exclusivamente a la Física, aunque de estudiante alternaba sus tiempos entre la los estudios de ciencia y el ejercicio de música sobre piano, ahora su tiempo es tomado por la teoría de “Las Súper Cuerdas”, cuya vibración de diferentes maneras

compone el universo.

3. Pasado y presente. Su familia emigró de Alemania y Polonia, “Mis abuelos, de religión judía, escaparon del Nazismo de Berlín, viniendo al Perú en el año 1936”. Sus padres son Oscar Zwiebach Ascher, y Betty Zwiebach Cantor. Barton Vive en Estados Unidos desde 1977 tiene cuatro hijos con Gabriela Zwiebach Kristal: Cecile Zwiebach, Evelyn Zwiebach, Margaret Zwiebach, Aaron Zwiebach. Barton dice feliz: “Cecile Zwiebach se graduó en Harvard en el 2004, y Evelyn se graduó en Harvard en junio del 2007”.


4. Origen y futuro. Zwiebach se graduó de ingeniero eléctrico, promoción 1977 en la U.N.I. Perú. Su tesis, sobre el tema de antenas de abertura, fue supervisada por el profesor Pedro Heredia Martinetti. Nunca ejerció tal profesión. Inmediatamente viaja para estudiar un post-grado en Ingeniería Electrónica en el California Institute of Technology (CALTECH). Obtiene un Máster en Ingeniería en el 1978, y luego se transfiere al departamento de Física, para estudiar bajo la supervisión de Murray Gell-Mann (premio nobel 1963). Zwiebach se doctora en el año 1983 con la tesis: "Searching for all supergravity theories: Case of N = 42” En esa tesis Barton reporta el descubrimiento de una versión nueva de N = 4 súper gravedad con simetría local. Barton Zwiebach participa en el equipo que investiga y postula acerca de la Teoría de las Cuerdas en el MIT en un grupo que consta de 5 profesores mentores de la teoría de las súper cuerdas, “mis colegas son Daniel Freedman, Washington Taylor, Hong Liu y John McGreevy). Además hay un buen numero de Post-doctoral fellows y estudiantes de doctorado”.

5. El científico. Barton Zwiebach comenta algo singular en su búsqueda de la precisión científica: “Un problema importante para mí en los primeros años de los 90 fue demostrar precisamente cómo los diagramas de cuerdas producen una copia completa de todas las superficies de Riemann. Me demoró más de dos años completar los teoremas matemáticos necesarios para una comprobación contundente de la hipótesis. Éste resultado era necesario para confirmar la consistencia de la teoría de los campos de cuerdas cerradas que había formulado”.

6. Autor de libros científicos. Barton Zwiebach es ampliamente reconocido como un físico de vanguardia en la física teórica de partículas y la teoría de cuerdas. Es un gran matemático, ha publicado “A First Course in String Theory” (Introducción a


con la precisión experimental actual, como partículas puntuales, sin estructura. Toda la materia del Universo está por tanto compuesta de quarks y leptones (los electrones son un tipo especifico de las partículas llamadas leptones). Asimismo, las fuerzas en la Naturaleza se pueden entender en términos de cuatro fuerzas fundamentales: la gravitacional, la electromagnética (que unifica la electricidad y el magnetismo), la interacción fuerte (que liga los quarks para formar protones y neutrones, y a los protones y neutrones para formar núcleos) y la interacción débil (que es capaz de transformar unas partículas en otras, y que subyace a los fenómenos radiactivos). En el marco de la Mecánica Cuántica, estas interacciones se interpretan a su vez como intercambios de determinadas partículas, los cuantos del campo de interacción. Estos cuantos son el fotón para la interacción electromagnética, los bosones W/Z para la interacción débil y los gluones para las interacciones fuertes. La interacción gravitacional, una vez enmarcada dentro de la Mecánica Cuántica tendría su correspondiente partícula portadora, el gravitón. Esta descripción de la Naturaleza y su comportamiento al nivel más fundamental subyace a la explicación de los fenómenos cotidianos (como la caída de los cuerpos, las órbitas planetarias, las corrientes eléctricas, etc.), pero permanece válida a energías mucho más altas, como a las altísimas temperaturas del Universo primitivo, o las que se alcanzan en los experimentos actuales de colisiones de partículas. No obstante, esta descripción está minada desde sus cimientos, ya que se basa en dos pilares de la Física Teórica que son, en su forma presente, mutuamente incompatibles. La descripción de las interacciones electromagnéticas, fuerte y débil, denominada Modelo Estándar (de Partículas Elementales) se enmarca dentro de la Teoría Cuántica de Campos, una forma avanzada de la Mecánica Cuántica. Sin embargo, la descripción de la interacción gravitacional se basa en la Teoría de la Relatividad General de Einstein, que es una teoría clásica, y por tanto no incluye efectos cuánticos. La inclusión de efectos cuánticos en la interacción gravitacional siguiendo procedimientos habituales conlleva respuestas patológicas a muy altas energías, del orden de la escala de Planck (presentes en el Universo -44 17 primordial a los 10 segundos, o equivalentemente 10 veces más altas que las energías accesibles en aceleradores de partículas). Para información más extensa sobre el problema de la Gravitación y la


Mecánica Cuántica, ver el artículo “La gravedad y los cuantos”, por el Prof. Enrique Álvarez (IFT, Madrid). A pesar de que el problema se plantea en un régimen actualmente no accesible al experimento, éste continúa siendo uno de los problemas fundamentales de la Física Teórica: la formulación de una teoría que describa la interacción gravitacional de forma consistente a nivel cuántico, y que por tanto permita reconciliar la Relatividad General con la Mecánica Cuántica (y por ende la interacción gravitacional con las restantes interacciones fundamentales). Se puede encontrar una discusión de los problemas de unificación de las interacciones, y el papel de la teoría de cuerdas en este aspecto, en el artículo “La teoría de cuerdas”, por el Prof.

Sunil Mukhi (Tata Institute, India).

La Teoría de Cuerdas La propuesta natural para lograr esta descripción unificada es la modificación del comportamiento de las partículas a energías muy altas, de modo que se corrija el comportamiento patológico de la gravedad a energías del orden de la escala de Planck. Las modificaciones serían muy pequeñas en las situaciones más familiares, pero entrarían de forma esencial en la explicación del comportamiento de la Naturaleza en sistema de gravedad muy intensa, donde la curvatura del espacio-tiempo es muy -35 alta (radios de curvatura del orden de la longitud de Planck, es decir 10 m), como en los agujeros negros, o en el principio del Universo. La teoría de cuerdas (o supercuerdas) propone precisamente una modificación de este tipo. Concretamente parte de la hipótesis de que las partículas elementales no son puntuales, sino objetos extensos en una dimensión (realmente cuerdas). El tamaño de estas cuerdas es muy pequeño, mucho menor que las menores escalas de longitud medidas experimentalmente (10-17 m). Aunque normalmente se supone que este tamaño es del orden de la longitud de Planck (10 -35 cm), en algunos -18 modelos este tamaño podría ser mayor (del orden de 10 cm). A energías muy bajas, no existe suficiente resolución para observar el tamaño de las cuerdas, y su comportamiento se reduce al de partículas puntuales. Sin embargo, a energías muy altas, la naturaleza extensa de las cuerdas comienza a manifestarse y modifica el comportamiento de las partículas


de modo que sus interacciones gravitacionales, calculadas en la teoría, no presentan ningún comportamiento patológico. Una introducción en español a la teoría de cuerdas y otros campos relacionados, se puede encontrar en el capítulo “De la teoría de cuerdas”

del libro virtual A horcajadas en el tiempo, por Patricio T. Díaz Pazos (ver también Supercuerdas). La teoría de cuerdas tiene profundas implicaciones en nuestra visión de la Naturaleza. En la teoría de cuerdas, las diferentes partículas son simplemente diferentes modos de vibración de un único tipo de cuerda. Es más, determinados modos de vibración corresponden a las partículas portadoras de las interacciones fundamentales. Por tanto, implica una unificación definitiva, donde todas las partículas e interacciones reciben una explicación en términos de un solo tipo de objeto. 

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La búsqueda de los constituyentes últimos de la materia artículo del Prof. Luis Ibáñez (IFT, Madrid), en la revista de la Real Sociedad Española de Física. Unificación y dualidad en teoría de cuerdas artículo del Prof. Luis Ibáñez (IFT, Madrid), en la revista Investigación y Ciencia. ¿Qué es la teoría de cuerdas? por el Prof. Alberto Guijosa (UNAM, México).

La consistencia matemática de la teoría implica que nuestro Universo posee dimensiones espaciales adicionales, curvadas sobre sí mismas y de un tamaño que las hace inobservables a las energías actuales, pero que influyen en el comportamiento de las partículas a energías muy altas (potencialmente accesibles en futuros experimentos, y ciertamente experimentadas en el Universo primitivo). 

¿Qué son las dimensiones extra?, artículo del Prof. Miguel Ángel Sanchís Lozano (Universidad de Valencia).

La descripción de sistemas gravitacionales en teoría de cuerdas incorpora de forma natural el concepto de holografía. Esta idea, propuesta por


'tHooft y Susskind en el contexto de agujeros negros, consiste en que los grados de libertad de una teoría gravitacional pueden codificarse en una hipersuperficie de una dimensión menos (tal como un holograma bidimensional codifica una imagen tridimensional). La correspondencia AdS/CFT en teoría de cuerdas permite una descripción cuantitativa de fenómenos gravitacionales, tales como la microfísica de agujeros negros, en términos de una teoría holográfica dual, descrita como una teoría cuántica de campos. Una introducción a holografía, la correspondencia AdS/CFT y sus implicaciones se puede encontrar en la charla de Juan Maldacena (IAS, Princeton) Agujeros negros, Cuerdas y Gravedad Cuántica. 

“Más allá de Einstein”: holografía, artículo del Prof. César Gómez,

miembro del IFT, en la revista de la Real Sociedad Española de Física.  

“Holografía”, artículo en la página BK2. “El principio holográfico y la teoría M”, traducción de la página

para público general de DAMTP. Inversamente, la correspondencia AdS/CFT se puede aplicar a comprender fenómenos complicados en teorías de campos en acoplamiento fuerte (como la hidrodinámica del plasma de quarks y gluones) utilizando la descripción gravitacional dual, en la aproximación clásica.  

Agujeros negros, ¿el fluido de baja viscosidad más perfecto? El Universo líquido insinúa las cuerdas, artículo en Física en acción.

Desde un punto de vista más abstracto, el espacio y el tiempo clásicos son conceptos derivados en teoría de cuerdas. La teoría de cuerdas propone en varios límites, versiones drásticamente modificadas del espacio-tiempo de Einstein. Por ejemplo, en determinadas situaciones la geometría en teoría de cuerdas se modifica de forma que las coordenadas espaciotemporales no conmutan entre sí.


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Geometría no conmutativa y espacio-tiempo cuántico, artículo del Prof. José L. Fernández Barbón, miembro del IFT, en la revista Investigación y Ciencia.

A pesar de todos los progresos en el campo, la teoría de cuerdas es en ciertos aspectos una teoría aún en construcción, cuya forma última se enmarca en la denominada (y todavía misteriosa) teoría M. Esta teoría, cuya estructura es tratable en situaciones particularmente sencillas, incluiría efectos de acoplamiento fuerte en la teoría de cuerdas, y trataría en pie de igualdad las cuerdas denominadas fundamentales y otros objetos no perturbativos (las p-branas) presentes en la teoría. Para más información sobre teoría de cuerdas y la teoría M, se pueden consultar: 

¿Qué es la teoría M?, por la Prof. Carmen Núñez (IAFE, Argentina).

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“Magia y misterio en la unificación de la Física”, por el Prof. Hugo

García-Compeán (CINVESTAV, México). La teoría de cuerdas permanece como uno de los campos más activos en Física Teórica. La conferencia anual Strings reune cada año del orden de 500 investigadores en el campo para compartir sus ideas y discutir los avances de la teoría. Para conocer mejor los puntos de vista de algunos investigadores del campo, se pueden consultar por ejemplo las siguientes entrevistas (en español):    

Ed Witten (IAS, Princeton) Barton Zwiebach (MIT, Boston) Brian Greene (U. Columbia) y Robert Dijkgraaf (U. Amsterdam) Marcos Mariño (CERN, Ginebra)


Teoría de supercuerdas

Humor: A la búsqueda de las supercuerdas.

La teoría de supercuerdas es un esquema teórico para explicar todas las partículas y fuerzas fundamentales de la naturaleza en una sola teoría que modela las partículas y campos físicos como vibraciones de delgadas cuerdas supersimétricas que se mueven en un espacio-tiempo de más de 4 dimensiones. Una de las motivaciones esgrimidas por los teóricos de las supercuerdas es que el esquema es una de las mejores teorías candidatas para formular una teoría cuántica de la gravedad. La teoría de las supercuerdas es una taquigrafía de la teoría supersimétrica de cuerdas porque, a diferencia de la teoría de cuerdas bosónica, esta es la versión de la teoría de cuerdas que, mediante la supersimetría, incorpora a los fermiones.


Introducción La teoría de las supercuerdas comprende cinco teorías o formulaciones alternativas de teorías de cuerdas, combinadas en la que se han introducido requerimientos de supersimetría. El nombre teoría de cuerdas se usa actualmente como sinónimo ya que todas las teorías de cuerdas ampliamente estudiadas son, de hecho, teorías de supercuerdas. La idea fundamental es que la realidad son cuerdas que vibran en resonancia a una frecuencia de la longitud de Planck y en donde el gravitón sería una cuerda de espín 2 y masa nula. Recientemente se ha podido probar que varias de estas formulaciones son equivalentes y tras todas ellas podría existir una teoría unificada o teoría del todo. Las cinco teorías existentes no serían más que casos límites particulares de esta teoría unificada, denominada provisionalmente como Teoría M. Esta teoría M intenta explicar a la vez todas las partículas subatómicas existentes y unificar las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Define el universo formado por multitud de cuerdas vibrantes, ya que es una versión de la teoría de cuerdas que incorpora fermiones y la supersimetría. El principal problema de la física actual es poder incorporar la fuerza de la gravedad tal y como la explica la teoría de la relatividad general al resto de las fuerzas físicas ya unificadas. La teoría de las supercuerdas sería un método de unificación de dichas teorías. La teoría está lejos de estar acabada y perfilada, ya que hay muchísimas variables sin definir, por lo que existen varias versiones de la misma. Antecedentes El problema de fondo en la física teórica es armonizar la teoría de la relatividad general, donde se describen la gravitación y las estructuras a gran escala (estrellas, galaxias, cúmulos), con la mecánica cuántica, donde se describen las otras tres fuerzas fundamentales que actúan a nivel atómico. El desarrollo de la teoría cuántica de campos de una fuerza invariable resulta en infinitas (y útiles) probabilidades. Los físicos han desarrollado técnicas matemáticas de renormalización para eliminar esos infinitos de


tres de las cuatro fuerzas fundamentales -electromagnetismo, nuclear fuerte y nuclear débil- pero no de la gravedad. El desarrollo de la teoría cuántica de la gravedad debe, por lo tanto, venir de diferente manera que de los usados para las otras fuerzas. La idea básica es que los constituyentes fundamentales de la realidad son −35 cuerdas de una longitud de Planck (cercano a 10 m) que vibran a frecuencias de resonancia. Cada cuerda en teoría tiene una única resonancia, o armonía. Diferentes armonías determinan diferentes fuerzas fundamentales. La tensión en la cuerda es del orden de las fuerzas de Planck (1044 N). El gravitón (nombre propuesto para la partícula que lleve la fuerza gravitacional), por ejemplo, es predicha por la teoría que sea una cuerda con amplitud cero. Otra idea clave de la teoría es que no pueden ser detectadas diferencias mensurables entre cuerdas que recapitulan sobre dimensiones pequeñas en sí mismas y muchas que se mueven en grandes dimensiones (p.e. que afectan a una dimensión de tamaño R iguales a una de tamaño 1/R). Las singularidades son evitadas porque las consecuencias observables del "gran colapso" nunca alcanzan el tamaño cero. De hecho puede el universo comenzar un pequeño "gran colapso" de procesos, la teoría de cuerdas dice que el universo nunca puede ser más pequeño que el tamaño de una cuerda, a ese punto podría comenzar a expandirse. El problema de las dimensiones Aunque el universo físico observable tiene tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal, nada prohíbe a una teoría describir un universo con más de cuatro dimensiones, especialmente si existe un mecanismo de "inobservabilidad aparente" de las dimensiones adicionales. Ése es el caso de la teoría de cuerdas y la teoría de supercuerdas que postulan dimensiones adicionales compactificadas y que sólo serían observables en fenómenos físicos que involucran altísimas energías. En el caso de la teoría de supercuerdas, la consistencia de la propia teoría requiere un espaciotiempo de 10, 11 o 26 dimensiones. El conflicto entre la observación y la teoría se resuelve compactando las dimensiones que no se pueden observar en el rango de energías habituales. De hecho, la teoría de supercuerdas no es la primera teoría física que propone dimensiones espaciales extra; a principios de siglo se propuso una teoría geométrica del


campo electromagnético y gravitatorio conocida como teoría de KaluzaKlein que postulaba un espacio-tiempo de 5 dimensiones. La mente humana tiene dificultad visualizando dimensiones mayores porque solo es posible moverse en 3 dimensiones espaciales. Una manera de tratar con esta limitación es no intentando visualizar dimensiones mayores del todo sino simplemente pensando, al momento de realizar ecuaciones que describan un fenómeno, que se deben realizar más ecuaciones de las acostumbradas. Esto abre las interrogantes de que estos 'números 23 extra' pueden ser investigados directamente en cualquier experimento (donde se mostrarían resultados en 1, 2, 2+1 dimensiones a científicos humanos). Así, a su vez, aparece la pregunta de si este tipo de modelos que se investigan en este modelado abstracto (y aparatos experimentales potencialmente imposibles) puedan ser considerados 'científicos'. Las formas de seis dimensiones de Calabi-Yau pueden contar con dimensiones adicionales por la teoría de supercuerdas. Una teoría que la generaliza es la teoría de branas , en donde las cuerdas son sustituidas por constituyentes elementales de tipo "membrana", de ahí su nombre. La existencia de 10 dimensiones es matemáticamente necesaria para evitar la presencia de taquiones, partículas más rápidas que la luz, y los "fantasmas", partículas con probabilidad de existencia nula. La Teoría de las Supercuerdas se puede explicar con la Física Racional a través de la Mecánica de Fluidos, sin necesidad de recurrir a espacio superiores a tres dimensiones. A este fin, basta considerar a las cuerdas como hilos de remolinos, que hay en un fluido ideal en agitación (fluido magnético). Los remolinos según su espín serán fermiones o bosones, correspondientes a las partículas subatómicas, con los remolinos también explicamos los agujeros negros, las cargas eléctricas, así como la formación de masa en el campo, a la vez que nos da explicación a las cuatro fuerzas de la naturaleza. Todo esto constituye una nueva teoría denominada Teoría del Cladín , y hay colgados de ella varios artículos en Internet.


Cantidad de teorías de supercuerdas Los físicos teóricos fueron perturbados por la existencia de cinco diferentes teorías de cuerdas. Esto aconteció bajo la denominada segunda revolución de supercuerdas en los años 1990 donde fueron descubiertas las 5 teorías de cuerdas, siendo diferentes casos límite de una única teoría: la teoría M. Teoría de Cuerdas Tipos Dimensiones Espaciales Bosonica 26

I

10

IIA

10

IIB

10

HO

10

HE

10

Detalles Solo bosones no fermiones, significa solo fuerzas, no materia, con cuerdas abiertas y cerradas; mayor defecto: una partícula con masa imaginaria llamada taquión Supersimetría entre fuerza y materia, con cuerdas abiertas y cerradas, libre de taquiones, grupo de simetría SO(32) Supersimetría entre fuerza y materia, solo con cuerdas cerradas, libre de taquiones, fermiones sin masa que giran a ambas direcciones Supersimetría entre fuerza y materia, solo con cuerdas cerradas, libre de taquiones. Fermiones sin masa que giran en una sola dirección Supersimetría entre fuerza y materia, solo con cuerdas cerradas, libre de taquiones, heterótica, difieren entre cuerdas de movimiento derecho e izquierdo, grupo de simetría es SO(32) Supersimetría entre fuerza y materia, solo con cuerdas cerradas, libre de taquiones, heterótica, difieren entre cuerdas de movimiento derecho e izquierdo, grupo de simetría E 8×E 8

Las cinco teorías de supercuerdas consistentes son: **La teoría de cuerdas Tipo I tiene una supersimetría en sentido diezdimensional (16 supercargas). Esta teoría es especial en el sentido de que está basada en una orientación abierta y cerrada, mientras el resto se basa en cuerdas con orientaciones cerradas.


**La teoría de cuerdas Tipo II tiene dos supersimetrías en sentido de 10 dimensiones (32 supercargas). Hay de hecho dos tipos de cuerdas Tipo II llamadas tipo IIA y IIB. Difieren principalmente en el hecho que la teoría IIA es no quiral (conservando la paridad), mientras que la teoría IIB es quiral (violando la paridad). **La teoría de la cuerda heterótica está basada en un peculiar híbrido de una supercuerda de tipo I y una cuerda bosónica. Hay 2 tipos de cuerdas heteróticas que difieren en su diez-dimensional grupo de gauge: la cuerda heterótica E 8×E 8 y la SO(32). (el nombre heterotico SO(32) es un poco inexacta en el SO(32) del Grupo de Lie, las teorías son un cociente de Spin(32)/Z 2 que no es equivalente a SO(32).) Las teorías quirales de gauge pueden ser inconsistentes en sus anomalías. Esto ocurre cuando un bucle del Diagrama de Feynman causa un rompimiento de la mecánica cuántica de la simetría de gauge. Anulando anomalías se limita a las posibles teorías de cuerdas. Integrando relatividad general con mecánica cuántica La relatividad general normalmente se refiere a situaciones que envuelven objetos masivos grandes en lejanas regiones del espacio-tiempo donde la mecánica cuántica se reserva para escenarios a escala atómica (regiones pequeñas de espacio-tiempo). Las dos son muy difícilmente usadas juntas, y el caso más común en donde se combina su estudio son los agujeros negros. Teniendo "picos de densidad" o máximo cantidades de materia posible en el espacio, y un área muy pequeña, las dos deben ser usadas en sincronía para predecir condiciones en ciertos lugares; aun cuando son usados juntos, las ecuaciones se desmoronan y brindan respuestas imposibles, tales como distancias imaginarias y menos de una dimensión. El mayor problema con su congruencia es que, a dimensiones menores a las de Planck, la relatividad general predice una certeza, una superficie fluida, mientras que la mecánica cuántica predice una probabilidad, una superficie deformada; que no son compatibles. La teoría de supercuerdas resuelve este requerimiento, remplazando la idea clásica de partículas puntuales con bucles. Esos bucles tendrían un diámetro promedio de una longitud de Planck, con variaciones extremadamente pequeñas, que ignora completamente las predicciones de la mecánica cuántica a dimensiones


menores a las de Planck, y que para su estudio no toma en cuenta esas longitudes.

TEORÍA DE CUERDAS: En la cuerda floja.

Los teóricos de cuerdas necesitan hacer mucho más para explicar los enlaces auténticos de su campo con los experimentos. Esto no es escapar de ella: la Teoría de Cuerdas es un tema increíblemente vasto y desafiante. Con toda su charla sobre D-branas, universos de 10 u 11 dimensiones y una miríada de posibles soluciones – 10500 según la última cuenta – la Teoría de cuerdas parece a los intrusos, incluidos muchos físicos, más una arcana rama de las matemáticas que física tangible. Parece que no nos ha dicho nada nuevo del mundo real, a pesar de llevar más de 40 años intentándolo. Pero al mirar dentro de la Teoría de Cuerdas en un menor detalle está claro por qué tantos físicos jóvenes se sienten atraídos por este campo. Primero, aunque se necesita más trabajo en los detalles, la Teoría de Cuerdas unifica de forma natural la Mecánica Cuántica y la Relatividad General, proporcionando de esta forma una Teoría Cuántica de la Gravedad y un marco de trabajo que describe todas las interacciones fundamentales de en términos de una única entidad: cuerdas, que vibran de diferentes formas. Segundo, contrariamente a lo que podrían esperar los ajenos, la Teoría de Cuerdas está dirigida por los problemas del mundo real, sin embargo pueden verse de forma lejana. Por ejemplo, la Teoría de Cuerdas ha dado a los físicos una mejor comprensión de la entropía de los agujeros negros y ha probado ser útil para modelar aspectos del plasma de quark –g luón observado en el Laboratorio Nacional Brookhaven. La Teoría de Cuerdas también ofrece la única explicación que tienen los físicos para el valor increíblemente pequeño de la constante cosmológica, la cual se piensa que es la causante de que la expansión del universo sea acelerada. Sin embargo, éstas no son el tipo de predicciones comprobables y específicas que todas las buenas teorías físicas deben hacer para ser aceptadas como descripciones del mundo real. Aunque sea, con todo


derecho, el principal combustible para los críticos de la Teoría de Cuerdas, la “falsabilidad” no es el único juez de una teoría científica. En efecto, la

Teoría de Cuerdas eleva varias cuestiones filosóficas, tales como el papel del razonamiento antrópico, y nos fuerza a enfrentarnos con el significado del espacio y el tiempo. Con el Gran Colisionador de Hadrones del CERN (LHC) preparado para conectarse el año que viene, este es un mal momento para hundir la Teoría de Cuerdas por su falta de poder predictivo. Aunque no sean capaces de probar que la Teoría de Cuerdas es correcta, el descubrimiento de partículas súper-simétricas en el LHC le daría un gran impulso, así como el descubrimiento de las partículas “Kaluza–Klein” y posiblemente i ncluso mini agujeros negros, los cuales podrían ser una huella de las supuestas dimensiones extra del universo. Nos espera una inundación de datos cosmológicos en los próximos años que nos ofrecerán nuevas formas de poner a prueba la Teoría de Cuerdas. Pero la Teoría de Cuerdas puede criticarse por cómo se ha promocionado a sí misma. Desde mediados de los años 80, muchos teóricos de cuerdas han vendido el tema haciendo grandiosas afirmaciones sobre una “teoría del todo”. Aunque tal tendencia ha desaparecido , sin duda variando de unos

físicos a otros, es potencialmente una de las líneas de investigación más útil en la física teórica. Mientras tanto, los teóricos de cuerdas no han contestado bien a los recientes ataques basados en la carencia de la teoría de predicciones comprobables, aunque la mayoría de ellos prefieren mantenerse al margen que meterse en un debate. Sin embargo, la riqueza de la Teoría de Cuerdas se ha hecho más evidente en la última década, y su cada vez mayor contacto con el mundo real, da a los teóricos algo sobre lo que discutir.


Existen cuatro fuerzas fundamentales en el universo: la gravedad , el electromagnetismo , y las interacciones débil y fuerte. Cada una de estas es producida por partículas fundamentales que actúan como portadoras de la fuerza. El ejemplo más familiar es el fotón , una partícula de luz, que es la mediadora de las fuerzas electromagnéticas. (Esto quiere decir que, por ejemplo, cuando un imán atrae a un clavo, es porque ambos objetos están intercambiando fotones.) El gravitón es la partícula asociada con la gravedad. La interacción fuerte es producida por ocho partículas conocidas como gluones. La interacción débil , por último, es transmitida por tres partículas, los bosones W+, W- , y Z. El modelo estándar describe el comportamiento de todas estas partículas y fuerzas con una precisión impecable; pero con una excepción notoria: la gravedad . Por razones técnicas, la fuerza de gravedad , la más familiar en nuestra vida diaria, ha resultado muy difícil de describir a nivel microscópico. Por muchos años este ha sido uno de los problemas más importantes en la física teórica--- formular una teoría cuántica de la gravedad. En las últimas décadas, la teoría de cuerdas ha aparecido como uno de los candidatos más prometedores para ser una teoría microscópica de la gravedad . Y es infinitamente más ambiciosa: pretende ser una descripción completa, unificada, y consistente de la estructura fundamental de nuestro universo. (Por esta razón ocasionalmente se le otorga el arrogante título de " teoría de todo".) La idea esencial detrás de la teoría de cuerdas es la siguiente: todas las diversas partículas "fundamentales" del modelo estándar son en realidad solo manifestaciones diferentes de un objeto básico: una cuerda. ¿Cómo puede ser esto? Bien, pues normalmente nos imaginaríamos que un electrón, por ejemplo, es un "puntito", sin estructura interna alguna. Un punto no puede hacer nada más que moverse. Pero, si la teoría de cuerdas es correcta, utilizando un "microscopio" muy potente nos daríamos cuenta que el electrón no es en realidad un punto, sino un pequeño "lazo", una cuerdita. Una cuerda puede hacer algo además de moverse--- puede oscilar de diferentes maneras. Si oscila de cierta manera, entonces, desde lejos, incapaz de discernir que se trata realmente de una cuerda, vemos un electrón. Pero si oscila de otra manera, entonces vemos un fotón , o un quark , o cualquier otra de las partículas del modelo estándar. De manera


que, si la teoría de cuerdas es correcta, ¡el mundo entero está hecho solo de cuerdas! Quizás lo más sorprendente acerca de la teoría de cuerdas es que una idea tan sencilla funciona--- es posible obtener (una extensión de) el modelo estándar (el cual ha sido verificado experimentalmente con una precisión extraordinaria) a partir de una teoría de cuerdas. Pero es importante aclarar que, hasta el momento, no existe evidencia experimental alguna de que la teoría de cuerdas en sí sea la descripción correcta del mundo que nos rodea. Esto se debe principalmente al hecho de que la teoría de cuerdas está aún en etapa de desarrollo. Conocemos algunas de sus partes; pero todavía no su estructura completa, y por lo tanto no podemos aún hacer predicciones concretas. En años recientes ha habido muchos avances extraordinariamente importantes y alentadores, los cuales han mejorado radicalmente nuestra comprensión de la teoría. Fuente: www.nuclecu.unam.mx


BIBLIOGRAFÍA TEXTOS DE LECTURA 1. 12000 Grandes, Enciclopedia Universal, páginas 149-154. Promesca. 2. Christianson, G.E. (1984): In the Presence of Creator, Isaac Newton and His Times. The Free Press. ISBN 0-02-905190-8 [Newton (2 vol.). Salvat Editores, S.A. Biblioteca Salvat de Grandes Biografías, 99 y 100. 625 págs. Barcelona, 1987 ISBN 84-345-8244-9 e ISBN 84-345-8245-7] 3. Westfall, R.S. (1980): Never at Rest. Cambridge University Press. 908 págs. ISBN 0-521-27435-4 4. Westfall, R.S. (1993): The life of Isaac Newton. Cambridge University Press. 328 págs. ISBN 0-521-43252-9 . [Isaac Newton, una vida. Cambridge University Press. 320 págs. Madrid, 2001 ISBN 84-8323-1735] Versión resumida de Never at Rest, centrada en la biografía más que en la obra. 5. Enciclopedia universal sopena, página 960. Ed. Sopena, 1985. 6. Universo. Enciclopedia SARPE de la Astronomía. Volumen 5. 1982. 7. Biografía en Dictionary of Scientific Biography (New York 1970-1990). 8. Biografía en Encyclopaedia Britannica. 9. J Rudnicki, Nicholas Copernicus (Mikolaj Kopernik) 1473-1543 (London, 1943). DIRECCIONES WEB 10. http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd97/Biografias/03-1-b-newton.html 11. http://www.terra.es/personal2/efr1966/inewton.htm 12. www.didactika.com. Portal educativo de Ciencias dirigido por Orlando Ramírez Urbano. Perú. 13. http://grups.es/didactika/yahoo.com. Grupo «Amigos de la Fisica» dirigido por Lic. Walter Perez Terrel, U.N.M.S.M., Perú. 14. http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/www/ 15. http://www.geocities.com/angelto.geo/bhole/twins.html 16. http://www.mathpages.com/rr/ 17. http://www.ibiblio.org/ebooks/Einstein/Sidelights/Einstein_Sidelights.p df

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