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Descubren caso práctico de la teoría de cuerdas en el mundo real

Publicado por Ismael

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Un tipo de agujero negro previsto por la teoría de cuerdas podría explicar las características de los cuprates, también conocidos como metales extraños. Podría ser la experimentación la que nos dé pruebas de la veracidad de dicha teoría, y no miles de páginas de ecuaciones.

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Nadie entiende la teoría de cuerdas, y probablemente está bien así. Ya decía uno de los teóricos de la mecánica cuántica que cuando crees que la entiendes, es que no la entiendes en absoluto. Los físicos tienen la esperanza de que dicha teoría unifique por fin la relatividad einsteniana y la mecánica cuántica. De momento, la teoría se resiste. Son miles las páginas de ecuaciones necesarias para explicarla. Pero, ¿y si se descubriese una aplicación práctica que lo hiciese todo más sencillo?

Subir Sachdev, de la Universidad de Harvard, en Cambridge, Massachusetts, podría haber descubierto ahora que la teoría de cuerdas, en su estado actual, predice la existencia de cierta clase de agujero negro que podría ayudar a explicar las propiedades de una extraña clase de materiales, conocidos por los científicos como «metales extraños».

Nos referimos al tipo de metales que recibe el nombre de cuprates. Son compuestos cerámicos que contienen cobre y pueden actuar como superconductores a temperaturas relativamente altas —hasta 135 grados Kelvin—. Son llamados «metales extraños» porque tanto su resistividad eléctrica como la velocidad a la que los electrones se desvían por interacciones entre ellos son proporcionales a su temperatura, y no al cuadrado de la misma como sucede en los metales normales, algo descrito por las leyes de los líquidos de Fermi. «No hay una teoría que explique eso» comenta Hong Liu, físico del MIT.

Sachdev y sus colaboradores describen ahora un modelo llamado «líquido fraccionado de Fermi» que puede explicar las características de estos metales extraños. De momento, es necesario considerar un comportamiento especial de sus partículas cuánticas. Pero es que dicho comportamiento coincide con el presumido para un tipo especial de agujero negro descrito por la teoría de cuerdas. «Estamos aún lejos de poder decir que la teoría de cuerdas explica esta materia extraña, pero ahora tenemos la esperanza» dice Sachdev. «Es muy excitante, porque se trata de una nueva perspectiva».

Experto en las leyes de Fermi, Sachdev ha tenido que aprender la teoría de cuerdas a «velocidad suicida».

El resultado de Sachdev se apoya en el trabajo de John McGreevy y sus colaboradores en el MIT, quienes en 2009 comenzaron a estudiar una conjetura de la teoría de cuerdas conocida como correspondencia AdS/CFT. Ideada por el físico argentino Juan Maldacena en 1997, se trata de una serie de soluciones a las ecuaciones de Einstein aplicando una constante cosmológica negativa, lo que podría permitir una explicación cuántica del fenómeno gravitatorio. McGreevy admite que esta conjetura ha venido siendo utilizada en sistemas abstractos. Sachdev la ha llevado a un modelo realista, definiendo ese tipo de agujero negro previsto por la teoría de cuerdas para explicar propiedades reales de un tipo determinado de metales.

No es la primera vez que intenta aplicarse la teoría de cuerdas a un problema real. En 2004 Pavel Kovtun, hoy en la Universidad de Victoria en la Columbia Británica, Canadá, utilizo la teoría de cuerdas para explicar una sopa de partículas fundamentales llamada plasma de quark-gluón que hubo aparecido en colisiones de partículas en el acelerador RHIC situado en Upton, Nueva York. Pero era un caso aislado. Los intentos de aplicar la correspondencia AdS/CFT a sistemas de materia condensada como superconductores nunca habían llevado a modelos realistas. Lo dice Joe Polchinski, teórico de cuerdas de la Universidad de Santa Bárbara, en California.

En efecto, resulta poder ser la experimentación la que nos dé pruebas de la validez de la teoría de cuerdas, permitiéndonos por fin alcanzar la teoría unificada que la física de partículas anhela, y no miles de páginas de ecuaciones. Sería el más maravilloso regalo que la humanidad jamás habría recibido de la ciencia.

Foto de Lali Masriera.

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5 comentarios:

  1. sou dijo...
    Este comentario ha sido eliminado por un administrador del blog.
  2. MiGUi dijo...

    "Nadie entiende la teoría de cuerdas, y probablemente está bien así. "

    JUAS! Ve y le dices eso a Luboš Motl, autor del blog "The Reference Frame" y uno de los físicos de cuerdas más activos de la actualidad XD

    Bueno, sobre la correspondencia anti deSitter y la conformal field theory decir que es un mecanismo matemático más, desarrollado en el seno de la teoría de cuerdas como una potente herramienta matemática que se ha visto muy poderosa a la hora de ser aplicada en otros campos no relacionados como es la física de la materia condensada.

    Fue ideada por Maldacena y la gracia estriba en usar la teoría holográfica. En este contexto, se logra describir un espacio de N dimensiones completamente en N-1 dimensiones.

    El espacio anti-de-Sitter es de cinco dimensiones y resulta que en cierto límite puede parecerse a un espacio tridimensional. Y la chicha de esto es que fue la primera vez en que se halló una conexión entre una teoría de cuerdas y una teoría de campos normal que describe interacciones y de este modo, se podía trabajar con unas ecuaciones más sencillas de tratar como son las de la relatividad general.

    El problema de esto fue que la forma del universo predicha de este modo no era la correcta, pero Maldacena no se rindió de todos modos y en poco tiempo físicos de Harvard encontraron que la correspondencia AdS/CFT era particularmente conveniente para simplificar muchos problemas como por ejemplo en física de la materia condensada.

    De todos modos, remarcar que la correspondencia AdS/CFT es solo una herramienta matemática demostrada en el seno de la teoría de cuerdas pero que no implica que ésta sea válida.

    La primera luz en este mar de tinieblas la pondría si se descubre la supersimetría en el LHC.

  3. Couceiro dijo...

    Hay un muy habitual error de redacción en el artículo. La expresión "grados Kelvin" es incorrecta, la redacción correcta sería "135 K" o "135 Kelvin".
    Un saludo.

  4. Ismael dijo...

    Couceiro, rotundamente cierto, "Kelvin" es unidad de medida como tal. Ah, hace tanto que uno dejó los estudios... xd

  5. marta schez. trabanco dijo...

    El término o concepto de dimensión nunca me ha quedado claro,ni tampoco matemáticamente,-¿por qué tantas dimensiones espaciales y solamente una temporal?,podríamos apostar por la multiplicidad del tiempo,-¿o no?.