Físicos de la NYU y Caltech han desarrollado un innovador enfoque matemático que sugiere la "inevitabilidad" de la teoría de cuerdas, un importante avance en la búsqueda de una teoría unificada de la física. El método, conocido como "bootstrap", podría ser clave para comprender la gravedad cuántica..
La teoría de cuerdas, una propuesta que busca explicar la naturaleza fundamental de la materia a través de la vibración de diminutas cuerdas unidimensionales, ha dado un importante paso adelante en su validación. Un equipo de físicos de la Universidad de Nueva York (NYU) y Caltech ha desarrollado un innovador método matemático que sugiere la "inevitabilidad" de esta teoría.
Desde hace más de 50 años, la teoría de cuerdas ha postulado que las partículas que conocemos no son elementales, sino manifestaciones de diferentes modos de vibración de estas cuerdas, similar a las notas musicales que produce un instrumento de cuerda. Sin embargo, hasta ahora, la falta de pruebas directas ha mantenido a la teoría en el terreno de lo hipotético.
El nuevo estudio, publicado en la revista Physical Review Letters, aborda la teoría de cuerdas desde una perspectiva novedosa, utilizando un método conocido como "bootstrap". Este método, que se asemeja a la idea de "levantarse a uno mismo por los cordones de las botas", busca obtener resultados a partir de condiciones internas, sin necesidad de información externa.
Anteriormente, el bootstrap había permitido a los físicos demostrar la necesidad matemática de la relatividad general de Einstein y de ciertas teorías sobre las interacciones de partículas subatómicas. Ahora, por primera vez, se ha aplicado este método a la teoría de cuerdas, planteando la pregunta: "¿Cuál es el problema matemático cuya única solución es la teoría de cuerdas?".
Los investigadores lograron construir fórmulas matemáticas para las "amplitudes de dispersión", que describen cómo interactúan las partículas. Al imponer ciertas condiciones matemáticas a estas fórmulas, descubrieron que las amplitudes predichas por la teoría de cuerdas emergían como la única solución consistente.
"Este trabajo responde por primera vez a esta pregunta sobre la teoría de cuerdas", afirma Grant Remmen, investigador postdoctoral de la NYU y coautor del estudio. "Ahora que conocemos estas condiciones matemáticas, estamos un paso más cerca de comprender si la teoría de cuerdas debe describir nuestro universo y por qué".
Este avance no solo fortalece la validez de la teoría de cuerdas, sino que también podría ser crucial para el desarrollo de una teoría de la gravedad cuántica, que busca unificar la relatividad general (que describe la gravedad a gran escala) con la mecánica cuántica (que describe el mundo subatómico).
"Este enfoque abre una nueva área de estudio para analizar la singularidad de las amplitudes de cuerdas", explica Remmen. "Las herramientas desarrolladas en nuestra investigación pueden utilizarse para investigar variaciones de la teoría de cuerdas, permitiéndonos explorar un espacio de posibilidades para la gravedad cuántica".
En resumen, este nuevo enfoque matemático proporciona un fuerte respaldo a la teoría de cuerdas y abre nuevas vías de investigación para comprender la naturaleza fundamental del universo.
Fuente y enlace a la investigaciòn:
1- Clifford Cheung, Aaron Hillman, Grant N. Remmen. Principio de bootstrap para el espectro y la dispersión de cuerdas. Physical Review Letters, 2024; 133 (25) DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.251601