miércoles

EL SUEÑO DE EINSTEIN

El sueño de Einstein está más cerca de verse realizado. El problema con las teorías gauge, aparte de sus dificultades de renormalización, es que no son únicas. Los físicos buscan una teoría ideal única que requiera sólo cierto número de clases de partículas para explicar el mundo físico, como la Supersimetría, idea surgida en 1974 con los trabajos de Julius Wess, de la Universidad de Karlsruhe y Bruno Zumino, de la Universidad de California. Si se desarrollan las matemáticas apropiadas, se encuentra que existen modos de describir supersimetrías que existieron durante el Big Bang, pero que a continuación se rompieron formando partículas ordinarias en nuestra Física y superpartículas homólogas de grandes masas que existieron durante un pequeño intervalo de tiempo para transformarse en un chorro de partículas de mucha menor masa. Existen diferentes clases de teorías de campos supersimétricos y numerosas variaciones sobre el mismo tema; en supersimetrías es esencial tener en cuenta la renormalización. En algunas de estas teorías los infinitos se cancelan automáticamente, no en virtud de un procedimiento arbitrario, al aplicar los métodos matemáticos correspondientes. La Supersimetría no es aún la respuesta final, ninguna teoría supersimétrica explica por sí sola el mundo real. No obstante, hay una teoría supersimétrica particular que merece especial atención, la Supergravedad. Esta teoría se apoya en una partícula hipotética, el gravitón, portadora del campo gravitatorio. Junto a ella hay 8 partículas llamadas gravitinos, 56 reales como quarks y electrones y 98 que son mediadores de interacciones (fotones, bosones, gluones). Aunque los problemas de la Supergravedad son inmensos, es una teoría consistente, finita y no necesita de renormalización. Todo esto nos lleva al campo de la Cosmología: quizás esta ciencia sea realmente una rama de la Física de partículas. Una idea actual es que el Universo y todo lo que hay en él no es, ni más ni menos, que una fluctuación del vacío que permite la explosión de grandes cantidades de partículas a partir de la nada, que tienen un tiempo determinado y que son reabsorbidas en el vacío. Un Universo que nace con una bola de fuego del Big Bang, se expansiona durante un tiempo para contraerse después en otra bola de fuego y desaparecer, es una fluctuación del vacío pero a una enorme escala. Esta idea original se remonta al siglo XIX con Ludwig Boltzmann, que especulaba sobre la base de un Universo en equilibrio termodinámico. Edward Tryon, de la Universidad de Nueva York, publicó un artículo en Nature desarrollando la idea del Big Bang como una fluctuación del vacío; si el Universo tiene energía total cero, aplicando el Principio de Incertidumbre (incertidumbre de energía por incertidumbre de tiempo igual a h), el tiempo que puede existir el Universo es verdaderamente muy grande. En una nueva versión de esta teoría, los cálculos proporcionaron que cualquier nuevo Universo cuántico formado como una fluctuación del vacío, debía ser diminuto, y un fenómeno de vida tan corto que ocuparía solo un pequeño volumen en el espacio-tiempo. Pero entonces los cosmólogos descubrieron una forma de hacer que este minúsculo Universo se desarrollara a través de una drástica expansión que podría hacerlo crecer hasta el tamaño del Universo en que vivimos: es la teoría de la Inflación. La idea original es de Alan Guth, del Instituto de Tecnología de Massachusetts. Parte de la imagen de un Universo primitivo muy caliente y muy denso, con una edad de 10^-35 s y temperatura de 10^28 K, en el que todas las interacciones, excepto la gravedad (la teoría todavía no la incluye), estaban unidas en una interacción simétrica. Al enfriarse el Universo, la simetría se rompió, y las fuerzas fundamentales siguieron su camino separadamente. Por lo tanto, los dos estados del Universo, el anterior y el posterior a la rotura de la simetría, son muy diferentes entre sí. La expansión producida por la rotura de la simetría habría sido exponencial, doblándose el tamaño del Universo cada 10^-35 s; en menos de un segundo, esta explosión habría inflado una región del tamaño de un protón hasta las dimensiones del Universo observable. La versión de Guth del Universo inflacionista no intenta explicar de dónde viene la burbuja inicial, pero puede equipararse fácilmente con una fluctuación del vacío del tipo descrito por Tryon. La unificación de la Teoría Cuántica y la Gravedad es posible, aun cuando no existan conclusiones definitivas aún, y puede ser que tarden mucho tiempo en enunciarse...pero la Física es en gran parte exploración de lo desconocido. Si la Física deja de estudiarse alguna vez, el mundo sería un lugar mucho menos interesante para vivir.