{"id":2391,"date":"2010-11-19T07:52:11","date_gmt":"2010-11-19T05:52:11","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=2391"},"modified":"2010-11-19T08:52:35","modified_gmt":"2010-11-19T06:52:35","slug":"del-modelo-estandar-a-las-cuerdas","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2010\/11\/19\/del-modelo-estandar-a-las-cuerdas\/","title":{"rendered":"Del Modelo Est\u00e1ndar a las cuerdas."},"content":{"rendered":"

El Modelo Est\u00e1ndar de la F\u00edsica, nos explica (con sus defectos) las part\u00edculas elementales que conforman la materia:\u00a0 quarks<\/a>, hadrones<\/a>, leptones<\/a>, etc.\u00a0 Tambi\u00e9n nos explica las fuerzas que interaccionan con estas part\u00edculas: La nuclear fuerte y la d\u00e9bil, el electromagnetismo y la Gravedad.\u00a0 Veamos alguna caracter\u00edstica y para que sirven dichas fuerzas, as\u00ed como su alcance y potencia.<\/p>\n

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Nuclear fuerte<\/span><\/strong><\/p>\n

<\/strong>Su alcance en metros: < 3 x 10-15<\/sup>, se dice que la propiedad de los quarks<\/a> conocida como libertad asint\u00f3tica<\/a> hace que la interacci\u00f3n entre ellos sea d\u00e9bil cuanto mas cerca est\u00e1n los unos de los otros, est\u00e1n confinados con los Gluones en un radio o regi\u00f3n de R\u00bbhc\/L\u00bb10–<\/sup>13<\/sup> cm.<\/p>\n

Al contrario de las otras fuerzas, esta crece con la distancia, tiene una fuerza relativa de 1041<\/sup>, es la responsable de mantener unidos a los protones<\/a> y neutrones<\/a> en el n\u00facleo at\u00f3mico.<\/p>\n

La part\u00edcula portadora de la fuerza es el Glu\u00f3n ( Glue en Ingles, es pegamento ) que en n\u00famero de ocho,\u00a0 act\u00faa como un espeso pegamento en forma de muelle que, cuanto mas se estira m\u00e1s fuerza genera.<\/p>\n

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La interacci\u00f3n nuclear fuerte es la mayor, la de m\u00e1s potencia de las cuatro fuerzas fundamentales, es 102<\/sup> veces mayor que la fuerza electromagn\u00e9tica<\/a>, aparece solo entre los hadrones<\/a> ( protones<\/a>, neutrones<\/a>, etc).\u00a0 Como dijimos al principio, act\u00faa a tan corta distancia como 10-15<\/sup> metros, mediado por los mesones<\/a> virtuales que llamamos gluones<\/a>.<\/p>\n

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La fuerza nuclear d\u00e9bil<\/a><\/span><\/strong><\/p>\n

<\/strong>Su alcance es de < 10-15 <\/sup>metros, su fuerza relativa de 1028<\/sup>, intervienen en la radiaci\u00f3n radiactiva, ocurre, entre leptones<\/a> ( electrones<\/a>, muones<\/a>, tau<\/a> y los correspondientes neutrinos<\/a> asociados) y en la desintegraci\u00f3n de los hadrones<\/a>, la desintegraci\u00f3n beta<\/a> de las part\u00edculas y n\u00facleos.\u00a0 Esta mediada por el intercambio de part\u00edculas virtuales, llamadas bosones<\/a> vectoriales intermedio: en este caso, las part\u00edculas W+<\/sup>, W– <\/sup>y\u00a0 Z\u00b0.\u00a0 Esta interacci\u00f3n se describe por la teor\u00eda electrod\u00e9bil que la unifica con las interacciones electromagn\u00e9ticas.<\/p>\n

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Las interacciones electromagn\u00e9ticas<\/span><\/strong><\/p>\n

<\/strong>Tiene un alcance infinito, su fuerza relativa es de 1039 <\/sup>, es la responsable de las fuerzas que controlan la estructura at\u00f3mica, reacciones qu\u00edmicas y todos los fen\u00f3menos electromagn\u00e9ticos.\u00a0 Unen los \u00e1tomos para formar mol\u00e9culas, propaga la luz, las ondas de radio y otras formas de energ\u00edas.<\/p>\n

Puede explicar las fuerzas entre las part\u00edculas cargadas, pero al contrario de las interacciones gravitacionales, puede ser tanto atractiva como repulsiva.<\/p>\n

Algunas part\u00edculas neutras se desintegran por interacciones electromagn\u00e9ticas.\u00a0 La interacci\u00f3n se puede interpretar tanto como un campo cl\u00e1sico de fuerzas (ley de Coulomb) como por el intercambio de unos fotones<\/a> virtuales.<\/p>\n

Igual que en las interacciones gravitatorias, el hecho de que las interacciones electromagn\u00e9ticas sean de largo alcance significa que tienen una teor\u00eda cl\u00e1sica bien definida dada por las ecuaciones de Maxwell.<\/p>\n

La teor\u00eda cu\u00e1ntica de las interacciones electromagn\u00e9ticas, se describen con la electrodin\u00e1mica cu\u00e1ntica, que es una forma sencilla de teor\u00eda gauge<\/a>*<\/a>.<\/p>\n

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La interacci\u00f3n gravitacional<\/span><\/strong><\/p>\n

<\/strong>La interacci\u00f3n gravitacional, conocida como la fuerza de gravedad, es unas 1040<\/sup> veces m\u00e1s d\u00e9bil que la interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica,\u00a0 es la m\u00e1s d\u00e9bil de todas las fuerzas de la naturaleza.<\/p>\n

Su alcance, como el de la fuerza electromagn\u00e9tica<\/a>, es infinito, y su fuerza relativa es de 1.\u00a0 Su funci\u00f3n es actuar entre los cuerpos masivos sobre los que ejerce una fuerza atractiva en funci\u00f3n de sus masas y de las distancias que los separa, mantienen unidos los planetas alrededor del Sol, las estrellas en las Galaxias, y nuestros pies pegados a la superficie de la Tierra.<\/p>\n

La interacci\u00f3n puede ser comprendida utilizando un campo cl\u00e1sico en el que la intensidad de la fuerza disminuye con el cuadrado de la distancia entre los cuerpos interaccionantes (Ley de Newton<\/a>).<\/p>\n

El hipot\u00e9tico cuanto de gravitaci\u00f3n, el gravit\u00f3n<\/a>, es tambi\u00e9n un concepto \u00fatil en algunos contextos.\u00a0 En la escala at\u00f3mica, la fuerza gravitacional<\/a> es despreciablemente d\u00e9bil, pero a escala cosmol\u00f3gica, donde las masas son enormes, es inmensamente importante para mantener el equilibrio entre los componentes del Universo.<\/p>\n

Sin la fuerza de Gravedad, el Universo ser\u00eda un completo caos, todos los planetas, estrellas y dem\u00e1s objetos cosmol\u00f3gicos estar\u00edan vagando sin rumbo por el vac\u00edo estelar y las colisiones ser\u00edan lo cotidiano.<\/p>\n

Debido a que las interacciones gravitacionales son de largo alcance, hay una teor\u00eda macroscopica bien definida, que es la relatividad<\/a> general de Einstein<\/a>.<\/p>\n

Por el momento, no hay teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravedad que sea satisfactoria.\u00a0 Es posible que la teor\u00eda de supercuerdas<\/a>, en su versi\u00f3n m\u00e1s avanzada, conocida como teor\u00eda M<\/a>, de Edward Witten, nos pueda dar una teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravedad que sea consistente y nos explique cuestiones que ahora no tienen respuestas.<\/p>\n

Estas\u00a0 cuatro fuerzas fundamentales que acabo de describir para todos ustedes, son las fuerzas que rigen en nuestro Universo.\u00a0 Son las fuerzas que interaccionan con toda la materia y el comportamiento de \u00e9sta viene dado por dichas interacciones.\u00a0 El universo es como es, porque las fuerzas son las que son, si alguna de estas fuerzas, fueran minimamente distintas, si la carga o la masa del electr\u00f3n<\/a> variaran solo una millon\u00e9sima, el Universo ser\u00eda otro muy distinto y, seguramente, nosotros no estar\u00edamos aqu\u00ed para contarlo.<\/p>\n

Todo el conjunto est\u00e1 sometido a un equilibrio que, entre otras cuestiones, hizo posible la existencia de vida inteligente en nuestro Universo, al menos, que sepamos, en un planeta insignificante, de un sistema solar insignificante situado en la periferia de una de los cientos de miles de millones de Galaxias que pueblan el Universo.\u00a0 Estad\u00edsticamente hablando, ser\u00eda casi imposible que no existieran otros muchos planetas, en otros sistemas solares, ocupados por seres inteligentes similares o distintos a nosotros.\u00a0 El problema est\u00e1 en que podamos coincidir en el tiempo y en que podamos, de alguna manera, vencer las distancias que nos separan.<\/p>\n

Hay que pensar en las especies que a lo largo de millones de a\u00f1os se han extinguidos en nuestro planeta.\u00a0 Hace ahora algo m\u00e1s de 65 millones de a\u00f1os que se extinguieron los Dinosaurios que, reinaron en nuestro planeta durante 150 millones de a\u00f1os.\u00a0 Podemos decir entonces que, nuestra especie, es una reci\u00e9n llegada al planeta y, aunque es la primera (as\u00ed parece ser) que tiene conciencia de ser y algo de \u201cracionalidad\u201d, no sabemos por cuanto tiempo estaremos aqu\u00ed, si nos extinguiremos antes de tener la oportunidad o los medios de contactar con otras inteligencias, o si nuestra manera de ser, no nos lleva a la autodestrucci\u00f3n. Pero somos j\u00f3venes, nuestra presencia m\u00e1s rudimentaria en el planeta ( el origen ) data de s\u00f3lo 3 millones de a\u00f1os.<\/p>\n

De todas las maneras estamos obligados a continuar avanzando en el conocimiento del Universo, de las fuerzas que lo rigen y de la materia y el espacio que lo conforma.\u00a0 En tal empresa est\u00e1n ocupados muchos equipos de cient\u00edficos, son f\u00edsicos y matem\u00e1ticos, Astr\u00f3nomos y Astrof\u00edsicos, Cosm\u00f3logos y otros m\u00e1s que tratan de desvelar los secretos muy bien guardados de la naturaleza.<\/p>\n

Es preciso encontrar una teor\u00eda unificada de todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza que incorpore una especie de supersimetr\u00eda<\/a> que permita, unificar por fin, la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica con la relatividad<\/a> general (el Universo de lo muy peque\u00f1o con el Universo de lo muy grande), el mundo del \u00e1tomo con el mundo de las Galaxias.<\/p>\n

Esa teor\u00eda puede ser la supercuerdas que est\u00e1 situada en una escala de longitud de unos 10–<\/sup>35<\/sup> metros y, como distancias muy cortas est\u00e1n asociadas a energ\u00edas muy altas, tienen una escala de energ\u00eda de 1019<\/sup> GeV, que est\u00e1 muy por encima de la energ\u00eda que cualquier acelerador de part\u00edculas, en la actualidad, pueda alcanzar, o que con la tecnolog\u00eda actual, podamos construir.<\/p>\n

Las cuerdas asociadas con los bosones<\/a> s\u00f3lo son consistentes como teor\u00edas cu\u00e1nticas en un espacio-tiempo de 26 dimensiones; aquellas asociadas con las fermiones<\/a> s\u00f3lo lo son en un espacio-tiempo de 10 dimensiones.\u00a0 Se piensa que las cuatro dimensiones microsc\u00f3picas surgen por un mecanismo de Kaluza \u2013 Klein, estando las restantes dimensiones \u201cenrolladas\u201d, \u201ccompactificadas\u201d para ser muy peque\u00f1as.<\/p>\n

Una de las caracter\u00edsticas m\u00e1s atractivas de la teor\u00eda de supercuerdas<\/a> es que dan lugar a part\u00edculas de esp\u00edn<\/a> 2, que son identificadas con los gravitones<\/a> ( no encontrados a\u00fan).\u00a0\u00a0 Por tanto, una teor\u00eda de supercuerdas<\/a> autom\u00e1ticamente contiene una teor\u00eda cuantica de la gravedad (se unen la mec\u00e1nica cuantica de Planck, con la relatividad<\/a> general de Einstein<\/a>).<\/p>\n

Se piensa que las supercuerdas estan libres de infinitos que no pueden ser eliminados por renormalizaci\u00f3n, que plagan todos los intentos de construir una teor\u00eda cu\u00e1ntica de campos que incorpore la gravedad.\u00a0 Hay algunas evidencias de que la teor\u00eda de supercuerdas<\/a> esta libre de estos infinitos, pero no tenemos a\u00fan una prueba definitiva.<\/p>\n

Aunque no hay evidencia directa de las supercuerdas, algunas de sus caracter\u00edsticas son compatibles con los hechos experimentales observados en las part\u00edculas elementales, como la posibilidad de que las part\u00edculas no respeten paridad, lo que en efecto ocurre en las interacciones d\u00e9biles.<\/p>\n

La cuerda se presenta para reemplazar la idea de part\u00edcula elemental puntual (usada en teor\u00eda cu\u00e1ntica de campos) por una l\u00ednea o trozo que se puede dividir en dos iguales, o un lazo (una cuerda cerrada).\u00a0 Los estados de una part\u00edcula pueden ser producidos por ondas estacionarias a lo largo de esta cuerda.\u00a0 La combinaci\u00f3n de la teor\u00eda de cuerdas y la supersimetr\u00eda<\/a> da lugar a la teor\u00eda de supercuerdas<\/a>.<\/p>\n

\u00bfPor qu\u00e9 cuerdas?<\/p>\n

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“La teor\u00eda de cuerdas es f\u00edsica del siglo XXI que cay\u00f3 accidentalmente en el siglo XX”.<\/p>\n

Edward\u00a0 Witten<\/p>\n<\/blockquote>\n

Edward Witten, del Instituto para Estudios Avanzados de Princeton,\u00a0 New Jersey, domina el mundo de la f\u00edsica te\u00f3rica.\u00a0 Podr\u00edamos decir que Witten, es el que tira del pelot\u00f3n, el m\u00e1s brillante f\u00edsico de altas energ\u00edas, que marca las tendencias actuales en la comunidad cient\u00edfica de la f\u00edsica te\u00f3rica y el que ha sido capaz de plantear, la versi\u00f3n m\u00e1s moderna de la teor\u00eda de supercuerdas<\/a>, conocida como teor\u00eda M<\/a><\/p>\n

Algunos se han atrevido a compararlo con Einstein<\/a>.\u00a0 Ha ganado la medalla Field de 1.990, una especie de Premio Nobel de las matem\u00e1ticas.\u00a0 Dice su mujer (tambi\u00e9n f\u00edsico de profesi\u00f3n), que Witten permanece sentado con la mirada perdida en el Horizonte a trav\u00e9s de una ventana, manipulando y reordenando grandes conjuntos de complejas ecuaciones en su mente.\u00a0 Su esposa se\u00f1ala: \u201cNunca hace c\u00e1lculos excepto en su mente.\u00a0 Yo llenar\u00eda p\u00e1ginas con c\u00e1lculos antes de llegar a comprender lo que esta haciendo.\u00a0 Pero Edward s\u00f3lo se sienta para calcular un signo menos, o un factor dos\u201d.\u00a0 Witten dice: \u201cLa mayor\u00eda de las personas que no han estudiado f\u00edsica probablemente piensan que lo que hacen los f\u00edsicos es cuesti\u00f3n de c\u00e1lculos incre\u00edblemente complicados, pero eso no es realmente lo esencial.\u00a0 Lo esencial es que la f\u00edsica trata de conceptos, busca comprender los conceptos, los principios mediante los cuales opera el mundo, el Universo\u201d.<\/p>\n

As\u00ed que E. Witten se ha enfrascado en la nada f\u00e1cil tarea de unir la mec\u00e1nica cuantica con la Gravedad mediante la teor\u00eda de supercuerdas<\/a> que, seg\u00fan \u00e9l, nos puede incluso descubrir, el instante mismo de la creaci\u00f3n.\u00a0\u00a0 El aspecto clave de esta teor\u00eda, el factor que le d\u00e1 su potencia tanto como su unicidad, es su geometr\u00eda inusual.\u00a0\u00a0 Las cuerdas (como ya dije antes), pueden vibrar autoconsistentemente s\u00f3lo en 10 y 26 dimensiones.<\/p>\n

La esencia de la teor\u00eda de cuerdas consiste en que puede explicar la naturaleza de la materia y del espacio-tiempo; es decir, la naturaleza del Universo entero.\u00a0 Esta teor\u00eda responde a una serie de cuestiones enigm\u00e1ticas acerca de las part\u00edculas, tales como porqu\u00e9 existen tantas en la naturaleza.\u00a0\u00a0 Cuanto m\u00e1s profundamente sondeamos en la naturaleza de las part\u00edculas subat\u00f3micas, m\u00e1s part\u00edculas aparecen.\u00a0 Existen varios centenares de ellas, y sus propiedades llenan vol\u00famenes y vol\u00famenes.\u00a0 Incluso con el Modelo Est\u00e1ndar tenemos un desconcertante n\u00famero de \u201cpart\u00edculas elementales\u201d.\u00a0\u00a0 La teor\u00eda de cuerdas responde a esta pregunta porque la cuerda, alrededor de 100 trillones de veces m\u00e1s peque\u00f1a que un prot\u00f3n<\/a>, esta vibrando; cada modo de vibraci\u00f3n representa una resonancia o part\u00edcula distinta.\u00a0 La cuerda es tan incre\u00edblemente peque\u00f1a que, a cierta distancia, una resonancia de una cuerda y una part\u00edcula so n indistinguibles.\u00a0 Solo cuando ampliamos de alguna forma la part\u00edcula podemos ver que no es en absoluto un punto, sino un modo de una cuerda vibrante.<\/p>\n

Seg\u00fan la teor\u00eda de cuerdas, la materia no es nada m\u00e1s que las armon\u00edas creadas por cuerdas vibrantes.\u00a0\u00a0 Del mismo modo que se puede componer un n\u00famero infinito de armon\u00edas para el viol\u00edn, puede construirse un n\u00famero infinito de formas de materia a partir de cuerdas vibrantes.\u00a0\u00a0 Esto explica la riqueza de las part\u00edculas en la naturaleza.\u00a0 An\u00e1logamente, las leyes de la f\u00edsica pueden ser comparadas a las leyes de la armon\u00eda permitida en la cuerda.\u00a0 El propio Universo, compuesto de innumerables cuerdas vibrantes, ser\u00eda entonces comparable a una sinfon\u00eda.<\/p>\n

emilio silvera<\/p>\n

emilio silvera<\/em><\/p>\n

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*<\/a> Cualquiera de las teor\u00edas cu\u00e1nticas de campos creadas para explicar las interacciones fundamentales.\u00a0Una teor\u00eda gange requiere un grupo de simetr\u00eda para los campos y los potenciales (el grupo gange).\u00a0En el caso de la electrodin\u00e1mica, el grupo es abeliano, mientras que las teor\u00edas gange paras las interacciones fuerte y d\u00e9biles utilizan grupos no abelianos.\u00a0 Esta diferencia explica por qu\u00e9 la electrodin\u00e1mica cu\u00e1ntica es una teor\u00eda mucho m\u00e1s simple que la Cronodin\u00e1mica cu\u00e1ntica que describe las interacciones fuertes, y la teor\u00eda electro d\u00e9bil.<\/p>\n

En la Gravedad cu\u00e1ntica, el grupo es mucho m\u00e1s complicado a\u00fan que los grupos gange. Volver<\/a><\/p>\n

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<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>hotmail correo<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>[?]<\/a><\/span><\/td><\/tr><\/table><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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