Teoria M Fisica

Los quarks son los ladrillos del universo. Pero ¿están hechos de cosas más pequeñas? Contamos con muchas teorías, pero todavía no sabemos cuál es la más acertada. Lo que sí tenemos claro es que el modelo estándar, que describe la constitución interna del átomo y de las partículas subatómicas en el rango que son capaces de alcanzar nuestros aceleradores, es, en general, bastante aceptable, pese a sus debilidades. Por otro lado, los físicos están casi seguros que los leptones no están compuestos por partículas más pequeñas. Sin embargo, esta sospecha no se tiene en el caso de los quarks. No se sabe que hay detrás de ellos. Tan sólo se ha llegado a separarlos, junto con los gluones y por un brevísimo tiempo, de los protones y neutrones que los mantenían aprisionados, formando en esos breves instantes una materia plasmática. Sin embargo, es frecuente, dentro de la comunidad de los físicos teóricos, hablar de "prequarks".

En1995, en la Universidad de Stanford, CA, USA, el brillante físico de la Universidad de Princeton, Ed Witten, iba a dar una conferencia. Como Witten era un científico que ya había alcanzado, pese a su juventud, un alto nivel de prestigio, y como suele suceder en los acontecimientos importantes, los rumores comenzaron a rondar. Se decía en los pasillos y aulas de la universidad que seguramente Witten tenía una nueva teoría del universo o alguna nueva genialidad teórica. Lo cierto es que el comentario general en Stanford era de que podía tratarse de una conferencia extraordinaria.

Durante algo más de hora y media, Witten habló rápido y casi sin parar, salvo para beber agua para refrescar su garganta. Y lo que expuso fue como lo suscribe al finalizar su exposición: «ladys and gentlemen, this is a new theory about the universe» (damas y caballeros, esta es una nueva teoría sobre el universo). A diferencia de lo que sucede cuando se exponen temas de esta naturaleza, el auditorio concurrente no hizo preguntas. Esto pudo haberse debido a que la mayoría de los concurrentes a la conferencia pudieron haber pensado de que se trataba de una nueva variante de las ya reconocidas TSC's que, por su belleza conceptual, se merecía un análisis profundo antes de emitir pronunciamientos a favor o en contra. Lo que Witten expuso a la exigente y, a su vez, perpleja audiencia de Princeton, era una versión bastante revolucionaria y muy bien fundamentada matemáticamente de las supercuerdas. En su estructura teórica se fundamenta con mucha originalidad la compactificación de las fuerzas de la naturaleza, incluyendo la gravedad; se deja un gran espacio matemático para eliminar las anomalías o perturbaciones, y se propugna con coherencia que la última estructura de la materia, lo que estaría bajo los quarks, serían unos diminutas círculos semejantes a una membrana.

Ed Witten, en su trabajo, presentó amplias evidencias matemáticas de que las cinco teorías obtenidas de la primera revolución, junto con otra conocida como la supergravedad en once dimensiones, eran de hecho parte de una teoría inherentemente cuántica y no perturbativa conocida como «teoría M» (de las palabras misterio, magia o matriz). Las seis teorías están conectadas entre sí por una serie de simetrías de dualidad T, S y U. También en la teoría propugnada por Witten se encuentran implícitas muchas evidencias de que la teoría M no es sólo la suma de las partes, pero igual se hace difícil concluir cuál podría ser su estructura definitiva. La idea que concita una mayor aceptación de los teóricos es de que la estructura cuántica de la teoría M podría estar dada por unos objetos matemáticos conocidos como matrices. Se trata de una idea que fue propuesta en 1996 por T. Banks, W. Fischer, S. Shenker y L. Susskind. A su vez, las simetrías de dualidad que se aplica en las distintas estructuraciones que se han venido dando para la teoría M, requieren de nuestras ya conocidas D-comas o D-branes, extendidas en varias dimensiones donde los extremos de las cuerdas pueden terminar. A principios de 1997, A. Strominger y C. Vafa utilizaron las D-comas como estados cuánticos del campo gravitacional en ciertas clases de agujeros negros, logrando reproducir con clara precisión matemática, y por primera vez, las propiedades termodinámicas de Bekenstein y Hawking.

Esto último es lo que da más esperanza a los físicos teóricos de que a través de las TSC y, en especial, de la teoría M, podría estar el camino para llegar a la deseada formulación definitiva de la teoría cuántica del campo gravitacional. La conexión con el modelo estándar estaría más lejano. Estos últimos avances descritos se conocen como «la segunda revolución de la teoría de supercuerdas». La teoría M, fue formulada partiendo de los principios hipotéticos de la teoría de supergravedad denominada

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