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] [1], [2] [2], [3] [2].
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 [3]. 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. [5]