La teoría de las cuerdas explica la materia y la masa

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Por Andrew Zimmerman Jones, Daniel Robbins

Uno de los principales objetivos de la investigación actual de la teoría de cuerdas es construir una solución de la teoría de cuerdas que contenga las partículas que realmente existen en nuestro universo.

La teoría de cuerdas comenzó como una teoría para explicar las partículas, como los hadrones, como los diferentes modos de vibración superior de una cuerda. En la mayoría de las formulaciones actuales de la teoría de cuerdas, la materia observada en nuestro universo proviene de las vibraciones de menor energía de las cuerdas y branas. (Las vibraciones de mayor energía representan partículas más energéticas que no existen actualmente en nuestro universo.)

La masa de estas partículas fundamentales proviene de las formas en que estas cuerdas y ramas están envueltas en las dimensiones extras que se compactifican dentro de la teoría, en formas que son bastante desordenadas y detalladas.

Por ejemplo, considere un caso simplificado en el que las dimensiones extras están enrolladas en forma de dona (llamado toro por los matemáticos y los físicos), como en esta figura.

Las cuerdas se envuelven alrededor de dimensiones extras para crear partículas con diferentes masas. Una cuerda tiene dos formas de envolverse una vez alrededor de esta forma:

  • Un pequeño bucle alrededor del tubo, a través de la mitad de la rosquilla
  • Un lazo largo que envuelve toda la longitud de la rosquilla (como una cuerda que envuelve a un yoyó).

El bucle corto sería una partícula más ligera, mientras que el bucle largo es una partícula más pesada. A medida que se envuelven las cuerdas alrededor de las dimensiones compactas en forma de toro, se obtienen nuevas partículas con diferentes masas.

Una de las principales razones por las que la teoría de cuerdas se ha hecho popular es que esta idea -que la longitud se traduce en masa- es tan directa y elegante. Las dimensiones compactas de la teoría de cuerdas son mucho más elaboradas que un simple toro, pero en principio funcionan de la misma manera.

Es incluso posible (aunque más difícil de visualizar) que una cuerda se envuelva en ambas direcciones simultáneamente – lo que, de nuevo, daría otra partícula con otra masa. Las marcas también pueden envolver dimensiones extras, creando aún más posibilidades.