miércoles

LA HISTORIA CONTINÚA


La historia del cuanto aún no se ha terminado, ni mucho menos; existen indicios sobre posibles desarrollos futuros. Así, la QED, la Electrodinámica Cuántica, teoría que explica la interacción electromagnética en términos cuánticos, y que ya floreció en la década de los 40, se ha mostrado tan potente que ha sido usada como modelo para una teoría de la interacción nuclear; teoría que a su vez ha dado origen a la QCD, Cromodinámica Cuántica, llamada así porque involucra la interacción entre los quarks. Sin embargo, los problemas son muchos. Partiendo de la ecuación de Schroedinger, la pieza clave de la teoría cuántica, el tratamiento matemático correcto del electrón conduce a una masa infinita, energía infinita y carga infinita. Los teóricos eliminan los infinitos de las ecuaciones dividiendo un infinito por otro infinito, y como matemáticamente este cociente es indeterminado, afirman que es precisamente la solución buscada, la masa medida para el electrón. Esta teoría recibe el nombre de Renormalización, y los resultados, al aplicarla, son perfectos, por lo que la mayoría de los teóricos aceptan a la QED como una buena teoría y no se preocupan por los infinitos. A este respecto, Dirac afirmaba en una conferencia en Nueva Zelanda en 1975: "Estoy altamente insatisfecho de que se considere una buena teoría a aquella que implica despreciar arbitrariamente los infinitos de sus ecuaciones; esto no es razonable matemáticamente". Deben surgir nuevas teorías cuánticas, y existen interesantes desarrollos que han aparecido dentro de la Física actual y que pueden llegar a satisfacer incluso los requerimientos exigidos por Dirac para constituir una buena teoría. La Mecánica Cuántica dice muchas cosas acerca de las partículas materiales, pero no dice prácticamente nada sobre el espacio vacío. La proporción entre materia y espacio vacío es mínima: el 99,999% del Universo es espacio vacío, y la teoría cuántica parece indicar que ese espacio vacío hierve de actividad con su enjambre de partículas virtuales. Roger Penrose ha tratado de encontrar una descripción geométrica del vacío y de las partículas del mismo, geometría que implica un espacio-tiempo distorsionado y retorcimientos locales en el espacio-tiempo que se perciben como partículas; puede tratarse de una teoría errónea o imprecisa, pero ataca de frente un gran problema. Combinando las tres constantes fundamentales de la Física, G, h y c, es posible obtener otra constante, unidad básica de longitud, o cuanto de longitud, que se interpreta como la región más pequeña del espacio que es susceptible de ser descrita con pleno sentido (10^-35 m, longitud de Plank). Del mismo modo, combinando las constantes de forma diferente, se obtiene una y solo una unidad fundamental de tiempo (10^- 43 s, tiempo de Plank). Carece de sentido hablar de longitudes o tiempos inferiores a estos números. Las fluctuaciones cuánticas son despreciables a escala atómica e incluso a nivel de partículas elementales, pero al nivel de Plank el espacio puede entenderse como una espuma de fluctuaciones cuánticas; la idea, de John Wheeler, indica que a nivel cuántico, el espacio-tiempo se hace terriblemente complejo; el espacio vacío podría estar constituído por agujeros negros, del tamaño de la longitud de Plank, estrechamente unidos. La simetría es un concepto esencial en Física. Las ecuaciones fundamentales presentan simetría temporal; otras simetrías se pueden entender en términos geométricos. Pero hay otras simetrías mucho más difíciles de explicar y que requieren un complejo lenguaje matemático, como la conocida "simetría de gauge"; el Electromagnetismo de Maxwell es una teoría con simetría de gauge, y la QED también. ¿Cómo puede romperse una simetría matemática? Un buen ejemplo se encuentra en el magnetismo, donde la rotura de simetría aparece, por ejemplo, cuando una barra de material magnético se enfría por debajo de una cierta temperatura. A finales de los años 60, Abdus Salam, en Londres, y Steven Weinberg, en Harvard, elaboraron independientemente un modelo para la interacción débil desarrollado a partir de la simetría matemática ideada por Sheldon Glashow. La interacción electromagnética y la débil se combinan en una simetría, la interacción electrodébil, con bosones mediadores de masa cero. Esta interacción opera sólo bajo condiciones de muy alta densidad de energía, como las del Big Bang, y a energía más baja se rompe espontáneamente, provocando que las interacciones electromagnética y débil sigan caminos distintos. La importancia de esta nueva teoría es tal que sus creadores obtuvieron el Nobel en 1979, y en 1983, experimentos realizados en el CERN, en Ginebra, con partículas de muy alta energía, confirmaron las predicciones de la teoría. Lo siguiente es pensar: si dos interacciones se pueden combinar en una teoría, ¿por qué no pensar en una gran teoría unificada que englobe a todas las interacciones fundamentales?.