En la teoría de cuerdas, un cambio de paradigma podría ser inminente. En junio, un equipo de teóricos de cuerdas de Harvard y Caltech publicó una conjetura que sonaba revolucionaria: se dice que la teoría de cuerdas es fundamentalmente incompatible con nuestra comprensión actual de la "energía oscura" -- pero solo con "energía oscura" podemos explicar la expansión acelerada de nuestro universo actual.
Timm Wrase, de la Universidad Tecnológica de Viena, se dio cuenta rápidamente de algo extraño acerca de esta conjetura: parecía ser incompatible con la existencia de la partícula de Higgs. Sus cálculos, que realizó junto con los teóricos de la Universidad de Columbia en Nueva York y la Universidadde Heidelberg, ahora se han publicado en Revisión física . En este momento, hay discusiones acaloradas sobre las cadenas y la energía oscura en todo el mundo. Wrase espera que esto conduzca a nuevos avances en esta línea de investigación.
La teoría para todo
Se pone una gran esperanza en la teoría de cuerdas. Se supone que explica cómo la gravedad está relacionada con la física cuántica y cómo podemos entender las leyes de la naturaleza, que describen todo el mundo físico, desde las partículas más pequeñas hasta la estructura más grande del cosmos.
A menudo, la teoría de cuerdas ha sido acusada de simplemente proporcionar resultados matemáticos abstractos y hacer muy pocas predicciones que realmente puedan verificarse en un experimento. Ahora, sin embargo, la comunidad de la teoría de cuerdas en todo el mundo está discutiendo una cuestión que está estrechamente relacionada conexperimentos cósmicos que miden la expansión del universo. En 2011, se otorgó el Premio Nobel de Física por el descubrimiento de que el universo no solo crece constantemente, sino que esta expansión se está acelerando.
Este fenómeno solo puede explicarse asumiendo una "energía oscura" adicional, previamente desconocida. Esta idea vino originalmente de Albert Einstein, quien la agregó como una "constante cosmológica" a su teoría de la relatividad general. Einstein realmente hizo esto para construirun universo no expansivo. Cuando Hubble descubrió en 1929 que el universo se estaba expandiendo, Einstein describió esta modificación de sus ecuaciones como el mayor error de su vida. Pero con el descubrimiento de la expansión acelerada del cosmos, la constante cosmológica haha sido reintroducido como energía oscura en el modelo estándar actual de cosmología.
como una manzana en el frutero
"Durante mucho tiempo, pensamos que una energía tan oscura puede acomodarse bien en la teoría de cuerdas", dice Timm Wrase, del Instituto de Física Teórica de la Universidad Tecnológica de Viena. La teoría de cuerdas supone que hay otras, previamente desconocidaspartículas que se pueden describir como campos.
Estos campos tienen un estado de energía mínima, muy similar a una manzana en un tazón. Siempre estará en el fondo, en el punto más bajo del tazón. En cualquier otro lugar su energía sería mayor, si queremoscambiarlo, tenemos que ejercer energía. Pero eso no significa que la manzana en el punto más bajo no tenga energía en absoluto. Podemos poner el tazón con la manzana en el suelo, o encima de la mesa, allí la manzanatiene más energía pero aún no puede moverse, porque todavía está en un estado de energía mínima en su recipiente.
"En la teoría de cuerdas hay campos que podrían explicar la energía oscura de manera similar; localmente, se encuentran en un estado de energía mínima, pero aún así su energía tiene un valor mayor que cero", explica Timm Wrase.los campos proporcionarían la llamada energía oscura, con la cual podríamos explicar la expansión acelerada del universo ".
Pero Cumrun Vafa, de la Universidad de Harvard, uno de los teóricos de cuerdas más reconocidos del mundo, publicó un artículo el 25 de junio, levantando muchas cejas. Sugirió que tales campos de energía positiva "en forma de cuenco" no son posibles en la teoría de cuerdas
El campo de Higgs: una contradicción
Timm Wrase, de la Universidad Tecnológica de Viena, se dio cuenta rápidamente de las implicaciones de esta afirmación: "Si eso es cierto, la expansión acelerada del universo, como lo hemos imaginado hasta ahora, no es posible", dice. "La expansión aceleradaentonces tendría que ser descrito por un campo con propiedades bastante diferentes, como un plano inclinado en el que una bola rueda cuesta abajo, perdiendo energía potencial ". Pero en ese caso, la cantidad de" energía oscura "en el universo cambiaría con el tiempo,y la expansión acelerada del universo podría detenerse algún día. La gravedad podría entonces reunir toda la materia y reunir todo en un punto, similar al tiempo del Big Bang.
Pero Timm Wrase, que ya había tratado con preguntas similares en su tesis doctoral, descubrió que esta idea tampoco puede ser toda la verdad ". La conjetura de Cumrun Vafa, que prohíbe ciertos tipos de campos, también prohibiría cosas que ya sabemosexiste ", explica.
Wrase pudo demostrar que el campo de Higgs también tiene propiedades que en realidad deberían estar prohibidas por la conjetura de Vafa, y el campo de Higgs se considera un hecho probado experimentalmente. Por su descubrimiento, se otorgó el Premio Nobel de Física 2013. Wrase cargadosus resultados para el sitio web de preimpresión Arxiv, generaron rápidamente muchas discusiones en la comunidad de la teoría de cuerdas. Ahora el trabajo ha sido revisado por pares y publicado en la revista Revisión física .
"Esta controversia es algo bueno para la teoría de cuerdas", Timm Wrase está convencido. "De repente, mucha gente tiene ideas completamente nuevas en las que nadie había pensado antes". Wrase y su equipo ahora están investigando qué campos están permitidos enteoría de cuerdas y en qué puntos violan la conjetura de Vafa. "Tal vez eso nos lleve a nuevas y emocionantes ideas sobre la naturaleza de la energía oscura, eso sería un gran éxito", dice Wrase.
Las hipótesis que surjan serán al menos en parte pronto probadas experimentalmente. En los próximos años, la expansión acelerada del universo se medirá con más precisión que nunca.
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Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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