Sin solución a la crisis de las cuerdas
La solución Vafa a la crisis en las cuerdas es incompatible con el campo de Higgs.
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Frecuentemente se acusa a las cuerdas de ser una mera herramienta o divertimento matemático desconectado del universo real.
Por esta razón ha habido esfuerzos por parte de la comunidad que trabaja en ellas para tratar de contrastarla con resultados cosmológicos, ya que a nivel microscópico no podemos llegar a la escala de Planck y su comprobación experimental no es posible.
Por otro lado, uno de los grandes descubrimientos de la Cosmología más reciente, y premio Nobel en 2011, es la existencia una aceleración de la expansión del universo que se atribuye a una energía oscura, siendo este último adjetivo sinónimo de «desconocida». Normalmente se asume que esta energía oscura no sería más que la famosa constante cosmológica propuesta en su día por Einstein.
El lío en el mundo de los cuerdistas empezó hace unos cuantos años, cuando empezaron a salir artículos sobre la incompatibilidas de las cuerdas con la energía oscura [1], [2], [3].
La amenaza para las cuerdas era grave. Al ser la energía oscura un observable físico, la incapacidad de las cuerdas de poder describirla haría que las cuerdas fueran arrojadas al basurero intelectual del que quizás nunca debieron de haber salido. Por un tiempo se pensó que la energía oscura se podía acomodar en el mundo de las cuerdas con algunos trucos. Pero estos trucos eran un tanto tramposos. Evitan el problema, pero eran insatisfactorios.
Las cuerdas permiten describir campos cuánticos correspondientes a partículas conocidas, pero también a muchas otras que no existen o aún no conocemos.
Estos campos tiene un estado de mínima energía y cualquier otro estado tiene una energía superior. La función de esta energía tendría la forma de un cuenco, con la mínima energía en su centro abajo del todo. Se puede usar un sistema de este tipo para describir la energía oscura de un modo local, pero su mínima energía tiene que ser mayor que cero.
Cumrun Vafa, en un par de artículos en junio pasado, sugería que esos campos de energía mínima positiva no son posibles en las cuerdas y expresaba un modo mejor de eludir el problema y que las cuerdas pudieran describir la energía oscura. Esto es algo que cubrimos en NeoFronteras en su día. Básicamente se proponía un cambio de paradigma en las cuerdas.
Ahora Timm Wrase (Universidad Tecnológica de Viena) y sus colaboradores de las universidades de Columbia y Heidelberg publican un resultado en el que apuntan que la nueva manera de soluciona este problema de las cuerdas hace que sean incompartibles con la existencia del bosón de Higgs, que fue descubierto en el CERN hace unos pocos años. Según este investigador, el nuevo resultado quizás ayude a dirigir las cuerdas hacia un nuevo paradigma, ahora que hay mucha debate sobre la energía oscura y su predictibilidad o no por las cuerdas.
Wrase se fijó en las sugerencias de Vafa y empezó a pensar y trabajar sobre el asunto. «Si eso es cierto, la expansión acelerada del Universo, tal y como la hemos imaginado, no es posible. Entonces, la expansión acelerada tiene que describirse por un campo que tiene propiedades diferentes, como un plano inclinado o una bola que rueda por la colina abajo, perdiendo en ello energía potencial», dice Wrase.
Lo que ocurre es que, en ese caso la cantidad de energía oscura en el universo tiene que cambiar en el tiempo y la aceleración puede reducirse y el universo podría detener su expansión e incluso volver a contraerse por efecto de la gravedad. Básicamente la energía oscura no sería descrita por una constate cosmológica, sino que se parecería más a los modelos de quintaesencia.
Pero, según Wrase, esto no es todo. Si se asume la conjetura de Vafa, que prohíbe la existencia de ciertos campos, también se prohíben cosas que sí sabemos que existen.
Una de estas cosas sería el campo de Higgs, que tiene propiedades que prohíbe la conjetura de Vafa. La función que describe este campo de Higgs se asume que tiene la forma de un sombrero mejicano, con las alas subiendo hacia el infinito hacia arriba (ver foto de cabecera). Este campo se considera que existe y se ha encontrado la partícula portadora de dicho campo: el famoso boson de Higgs.
Según Wrase, esta controversia es una buena cosa para las cuerdas, pues así los investigadores tendrán que buscar nuevas formas de pensar que hasta ahora no se les habían ocurrido.
En la actualidad Wrase y su equipo investigan qué campos son permitidos por las cuerdas y en que puntos se viola la conjetura de Vafa. «Quizás nos lleve a nuevas y excitantes ideas sobre la naturaleza de la energía oscura, lo que sería un gran éxito», afirma de manera optimista este físico.
En resumidas cuentas, las cuerdas no pueden describir la expansión acelerada y la propuesta reciente que parecía resolver esto niega cosas que sabemos que existen, como el bosón de Higgs. Lo alucinante de todo el asunto es que los cuerdistas venden todo ello como que se está a las puertas de una nueva revolución o un nuevo paradigma. Ya veremos.
Se espera que en los próximos años se pueda saber algo sobre la ecuación de estado de la materia oscura y si se parece más a una constante cosmológica o a los que proponen los modelos de quintaesencia. Quizás esto ayude a despejar un poco de maleza teórica. O no.
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Fuentes y referencias:
Artículo original.
13 Comentarios
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domingo 14 octubre, 2018 @ 2:53 am
Bueeeno… ¿Entonces la teoría de cuerdas se ha vuelto falsable? ¡Enhorabuena, bienvenida a la ciencia! Ya no podéis quejaros chicos…
domingo 14 octubre, 2018 @ 9:42 am
Ya, también es falsable que la lejía cure el autismo, pero ¿le da eso naturaleza científica? Hombre, podemos poner su fórmula química y su nombre: NaClO, hipoclorito de sodio, pero eso no la hará verdad provisional en el criterio de la ciencia.
lunes 15 octubre, 2018 @ 7:34 pm
En realidad tanto Vafa como Wrase, aunque desde distintas aproximaciones, lo que hacen es ir hacia un nuevo paradigma en la teoría de cuerdas. Las discusiones entre las distintas posturas de los físicos se han reavivado y si surgen nuevas ideas puede ser interesante. Y como dice Atanasio, si se puede comprobar que la constante cosmológica se parece más a los modelos de quintaesencia va a resultar que sí es falsable la teoría de cuerdas, además el modelo (la solución más sencilla) para la energía oscura dentro de la teoría de cuerdas es la quintaesencia, aunque precise de ciertos ajustes finos.
En fin, es mejor terminar este comentario, con un ‘ya veremos’
lunes 15 octubre, 2018 @ 8:13 pm
Yo creo que Popper ha sido un tío muy tóxico y limpiar la epistemología llevará generaciones. Es curioso, porque seguro que nunca pensó que la cosa acabara así (como la paradoja del soy amiwito del Duce hasta que salen las leyes antisemitas y tengo que salir por piernas para no quedarme viudo, mira tú tu paradoja, bobón, ahí la tienes funcionando con las listas). Así funciona la cosa.
Digamos que los polvos de gas de Tomás, digamos, creo que es más sencillo y más Occkhamiano probar que algo no es cierto que que sea falso (ah, no, no todo es lógica binaria, que es el único lugar donde esas dos opciones son identidad). Que es más sencillo probar que la lejía es inútil para el tratamiento del trastorno de espectro autista que falsar «la lejía cura el TEA». Falsar edificios teóricos es virtualmente imposible, salvo fallo fatal estructural, y eso es muy complicado y no suele estar al alcance. Si hubiéramos esperado a falsar el geocentrismo casi me temo que hay que esperar a 1910.
¿Predicen correctamente lo que vemos? No. No le dé a su hijo una solución de hipoclorito de sodio diluido si es Aspergy. Tampoco es necesario para potabilizar el agua. Si tiene usted conexión a la red sanitaria.
lunes 15 octubre, 2018 @ 8:54 pm
Tomás: no hay una teoría que prediga por medio de inferencias lógico-matemáticas que la lejía cure el autismo. El criterio de falsabilidad no se aplica a proposiciones aisladas asociadas gratuitamente sino a consecuencias hipotéticas deducidas de una teoría y puestas lógicamente en correlación causal con los hechos. Si las conclusiones de estos estudios son ciertas se habría demostrado que la teoría de cuerdas es falsa, pero a fin de cuentas que no dejó de ser una hipótesis científica.
lunes 15 octubre, 2018 @ 9:48 pm
Da igual. Hay mucha gente que ha invertido sus vidas y tiempo en esto de las cuerdas. Y las instituciones muchos dineros. Si los 10 elevado a 500 estados de vacío no bastan, se saca el «pantano» o lo que sea. Buscarán una salida. Ahora resulta que esa salida es un nuevo paradigma que no saben cual es.
Lo malo de todo ello es el haber puesto casi todos los huevos en la misma cesta o casi todos los cerebros en el mismo tema.
martes 16 octubre, 2018 @ 11:07 am
Atanasio: Puedo idear y utilizar una matemática con algún muy ligero contacto con la realidad y de ahí deducir lo que me venga en gana. La cuestión, la validez, la da la prueba física. Es decir que sin el método científico, todo lo demás es elucubración gratuita.
miércoles 17 octubre, 2018 @ 6:08 pm
Pues a la vista de los últimos comentarios, y más concretamente el último del amigo tomás, uno siempre tiene presente una cita del matemático ruso Nicolai Lobachevski (1797-1856) que dice: ‘No hay rama de la matemática, por abstracta que sea, que no pueda aplicarse algún día a los fenómenos del mundo real’. Dada la época en la que vivió, que para lo que sigue puse, puede verse que esa cita se cumplió en cuanto a las dos grandes teorías que rigen el mundo la RG y la MC, teorías con unos operadores matemáticos ( o al menos bastantes de ellos) ignorados, naturalmente, por el matemático ruso.
jueves 18 octubre, 2018 @ 12:07 am
Tomás: Justamente lo que este artículo afirma es, empleando tus palabras, que hay pruebas físicas que refutan esa teoría matemática que tan ligero contacto tiene con la realidad (la cual, sin embargo, finalmente no pudo demostrar todo lo que se le vino en gana). Es decir, que con ella el método científico ha funcionado: se trató, entonces, de una hipótesis científica que devino en teoría científica falsa. (Si te tienta afirmar que siendo falsa no puede ser científica… ¿negarías la cientificidad de la teoría de gravitación newtoniana?)
jueves 18 octubre, 2018 @ 11:14 am
Muy estimado Atanasio: Has empleado un ejemplo límite. Porque la gravitación newtoniana está tan próxima a la realidad que aún se sigue aplicando en la tecnología más usual. Y si sumo tus razones a las de Lluís, me lleva a recordar la más elemental geometría euclidiana, que usa inexistentes: punto infinitamente pequeño, rectas que se cortan en un punto, plano de ¿aún más? infinitos puntos; todos ellos irreales pero que nos han permitido describir la realidad. Y es que -pienso- que la matemática es un idioma, con una capacidad asombrosa de precisión y de abstracción simultáneamente. Desde esa perspectiva creo que también puede hacerse ciencia con el idioma. Pero, como con él, decir absurdos. La cuestión es saber y poder diferenciar.
jueves 18 octubre, 2018 @ 4:10 pm
NeoFronteras dice:
Da igual. Hay mucha gente que ha invertido sus vidas y tiempo en esto de las cuerdas. Y las instituciones muchos dineros. Si los 10 elevado a 500 estados de vacío no bastan, se saca el “pantano” o lo que sea. Buscarán una salida. Ahora resulta que esa salida es un nuevo paradigma que no saben cual es. Lo malo de todo ello es el haber puesto casi todos los huevos en la misma cesta o casi todos los cerebros en el mismo tema.
:) Ja, ja, … rece usted don Neo para que no lea esto Lubos Motl, porque si lo lee es usted hombre muerto, ya sabe como las gasta Lubos con los críticos de las cuerdas :)
Saludos, muchas gracias por divulgar Ciencia y Tecnología y ánimos para continuar.
viernes 19 octubre, 2018 @ 12:29 pm
Confío más en Neo que en un neurólogo que extirpa a las mujeres su área matemática. Más área tendría Hipatia que la empleada por suma de todos sus alumnos juntos, por poner un ejemplo popular.
viernes 19 octubre, 2018 @ 6:09 pm
Pues si quereis abrir un debate sobre la conjetura de la gravedad débil yo feliz, porque es obvio que no me entero bien, siendo indulgentes. De las cuerdas en general, pues no sé qué decir, parafraseando a Tomás, es como la música dodecafónica, como experimento mental es algo espectacular en sí mismo, pero yo no la programaría… O sí, para eso hay directores de festivales y esas cosas.