La Teoría de las Cuerdas Describe la Materia como Física y Llena de Energía

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Por Andrew Zimmerman Jones, Daniel Robbins

La teoría de cuerdas es actualmente el candidato más probable para una teoría exitosa de la gravedad cuántica. Debido a que la gravedad es una interacción entre objetos hechos de materia, comprender la materia es crucial para entender por qué los físicos necesitan una teoría de la gravedad cuántica.

Einstein ayudó a revolucionar nuestras ideas sobre la composición de la materia tanto como lo hizo sobre el espacio, el tiempo y la gravedad. Gracias a Einstein, los científicos se dan cuenta de que la masa -y por lo tanto la materia misma- es una forma de energía. Esta comprensión está en el corazón de la física moderna.

Viendo la materia de forma clásica: Pedazos de cosas

El estudio de la materia es una de las disciplinas más antiguas de la física, porque los filósofos trataron de entender lo que constituía el objeto. Incluso recientemente, una comprensión física de la materia era difícil de alcanzar, ya que los físicos debatían la existencia de átomos, pequeños e indivisibles pedazos de materia que ya no podían ser destruidos.

Un principio físico clave era que la materia no podía ser creada ni destruida, sino que sólo podía cambiar de una forma a otra. Este principio se conoce como la conservación de la masa.

Aunque no se puede crear ni destruir, la materia se puede romper, lo que llevó a la pregunta de si había un pequeño pedazo de materia, el átomo, como los antiguos griegos habían propuesto – una pregunta que, a lo largo del siglo XIX, parecía apuntar hacia una respuesta afirmativa.

A medida que crecía la comprensión de la termodinámica -el estudio del calor y la energía, que hacía posible cosas como la máquina de vapor (y la Revolución Industrial)-, los físicos comenzaron a darse cuenta de que el calor podía explicarse como el movimiento de partículas diminutas.

El átomo había regresado, aunque los hallazgos de la física cuántica del siglo XX revelarían que el átomo no era indivisible como todos pensaban.

Viendo la materia a escala cuántica: Pedazos de energía

Con el auge de la física moderna en el siglo XX, dos hechos clave sobre la materia se hicieron evidentes:

  • Como Einstein había propuesto con su famosa ecuación E = mc2, la materia y la energía son, en cierto sentido, intercambiables.
  • La materia era increíblemente compleja, formada por un conjunto de partículas extrañas e inesperadas que se unieron para formar otros tipos de partículas.

El átomo, resultó, estaba compuesto de un núcleo rodeado de electrones. El núcleo estaba formado por protones y neutrones, que a su vez estaban formados por nuevas partículas extrañas llamadas quarks. Tan pronto como los físicos pensaron que habían llegado a una unidad fundamental de la materia, parecieron descubrir que podía romperse y que se podían sacar unidades aún más pequeñas.

No sólo eso, sino que incluso estas partículas fundamentales no parecían ser suficientes. Resultó que había tres familias de partículas, algunas de las cuales sólo aparecían con energías significativamente más altas que las que los científicos habían explorado previamente.

Hoy en día, el Modelo Estándar de la física de partículas contiene 18 partículas fundamentales distintas, 17 de las cuales han sido observadas experimentalmente. (Físicos todavía están esperando el bosón de Higgs.)

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