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Descubrió un billón de formas para crear nuestro universo en la teoría de cuerdas.

Físicos que vagaban en la teoría del "paisaje".cuerdas: espacios de miles de millones y miles de millones de soluciones matemáticas para una teoría en la que cada solución proporciona ecuaciones que los físicos tratan de describir la realidad, se topó con un subconjunto de ecuaciones que incluyen tantas partículas de materia como las que existen en nuestro Universo. Sin embargo, este es un subconjunto enorme: hay al menos un cuatrillón de esas soluciones. Este es el mayor hallazgo en la historia de la teoría de cuerdas.

Teoria de cuerdas

Según la teoría de cuerdas, todas las partículas yLas fuerzas fundamentales surgen en el proceso de vibraciones de cuerdas diminutas. Para consistencia matemática, estas cuerdas vibran en el espacio-tiempo de 10 dimensiones. Y para mantener la coherencia con nuestra experiencia cotidiana habitual de existencia en el Universo, con tres dimensiones espaciales y una temporal, las seis dimensiones adicionales se "compactan", de modo que no pueden detectarse.

Diferentes compactaciones conducen a diferentes soluciones. En la teoría de cuerdas, "solución" implica un vacío del espacio-tiempo, que se rige por la teoría de la gravedad de Einstein en combinación con la teoría cuántica de campos. Cada solución describe un universo único, con su propio conjunto de partículas, fuerzas fundamentales y otras propiedades definitorias.

Algunos teóricos de cuerdas han concentrado sulos esfuerzos para tratar de encontrar formas de relacionar la teoría de cuerdas con las propiedades de nuestro conocido Universo observable, en particular, el Modelo Estándar de física de partículas, que describe todas las partículas y fuerzas conocidas, excepto la gravedad.

La mayoría de estos esfuerzos están relacionados con la versión.Teoría de cuerdas en la que las cuerdas interactúan débilmente. Sin embargo, durante los últimos veinte años, una nueva rama de la teoría de cuerdas llamada teoría F ha permitido a los físicos trabajar con cuerdas que interactúan fuertemente (o están conectadas).

"Los resultados interesantes son que cuando la conexión es grande, podemos comenzar a describir la teoría de manera muy geométrica", dice Mirjam Tsvetik de la Universidad de Pennsylvania en Filadelfia.

Esto significa que los teóricos de cuerdas puedenutilice la geometría algebraica, que utiliza métodos algebraicos para resolver problemas geométricos, para analizar diversos métodos de compactación de dimensiones adicionales en la teoría F y buscar soluciones. Los matemáticos estudian de forma independiente algunas formas geométricas que aparecen en la teoría F. "Nos proporcionan a los físicos, herramientas extensas", dice Ling Lin, también de la Universidad de Pennsylvania. "La geometría es en realidad muy importante, es el" lenguaje "lo que hace de la teoría F una estructura poderosa".

Cuatrillones de universos

Y así, Flower, Lin, James Halverson deNortheastern University en Boston usó estos métodos para identificar una clase de soluciones con modos de cuerdas vibrantes que llevan al mismo espectro de fermiones (o partículas de materia) como lo describe el Modelo Estándar, incluida la característica por la cual los fermiones vienen en tres generaciones (por ejemplo, un electrón , muón y tau son tres generaciones del mismo tipo de fermión).

Las soluciones de la teoría F descubiertas por Flower y ella.los colegas también incluyen partículas que demuestran quiralidad (sin simetría con respecto al lado derecho e izquierdo) del Modelo Estándar. En la terminología de la física de partículas, estas soluciones reproducen el "espectro quiral" exacto de las partículas del Modelo estándar. Por ejemplo, los quarks y los leptones en estas soluciones tienen las versiones izquierda y derecha, como en nuestro Universo.

Nuevo trabajo muestra que hayal menos un cuatrillón de soluciones en las que las partículas tienen el mismo espectro quiral que en el Modelo estándar, que es 10 órdenes de magnitud más soluciones de las que se han encontrado hasta ahora en la teoría de cuerdas. "Esta es, con mucho, la subclase más grande de soluciones de modelo estándar", dice Tsvetik. "Lo que es sorprendente y agradable es que todo está en el modo de la teoría de cuerdas estrechamente acoplada, donde la geometría nos ayuda".

Un cuatrillón es un número extremadamente grande, aunquey mucho más pequeño que el número de soluciones en la teoría F (que, según cálculos recientes, es del orden de 10272000). Y dado que este es un número extremadamente grande que produce algo no trivial y verdadero en la física de las partículas del mundo real, se estudiará con todo el rigor y la seriedad, dice Halverson.

El estudio adicional incluiráidentificando vínculos más fuertes con la física de partículas elementales del mundo real. Los investigadores deben determinar las conexiones o interacciones entre las partículas en las soluciones de la teoría F, que nuevamente dependen de los detalles geométricos de la compactación de las dimensiones adicionales.

Es posible que en cuatrillones de espacio.Las decisiones serán algunas decisiones que conducen a la descomposición de protones en una escala de tiempo previsible. Esto claramente contradeciría al mundo real, ya que los experimentos no revelaron ningún signo de decaimiento de protones. O, los físicos podrían buscar soluciones que implementen el espectro de partículas del Modelo Estándar que preserva la simetría matemática (paridad-R). Esta simetría prohíbe ciertos procesos de desintegración de protones y sería muy atractiva desde el punto de vista de la física de partículas elementales, pero está ausente en los modelos modernos.

Además, esta obra asume la existencia.Supersimetrías: es decir, todas las partículas estándar tienen partículas asociadas. La teoría de cuerdas necesita esta simetría para garantizar la consistencia matemática de las soluciones.

Pero para cualquier teoría de la supersimetría.correspondiendo al universo observable, la simetría debe romperse (al igual que la instalación de cubiertos y vidrio en el lado izquierdo o derecho al mismo tiempo rompe la simetría de la configuración de la mesa). De lo contrario, las partículas asociadas tendrán la misma masa que las partículas del Modelo estándar, y esto definitivamente no es el caso, ya que no hemos visto ninguna partícula similar en nuestros experimentos.

¿Crees que habrá una solución adecuada en nuestra teoría de cuerdas para nuestro Universo o la física está perdiendo el tiempo? Cuéntanoslo en nuestro chat en telegram.

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