El físico de Harvard Qumran Wafa es uno de los más fuertes defensores de la teoría de cuerdas. Pero este verano, otros teóricos de cuerdas arremetieron contra su última propuesta, que podría desacreditar sus ideas basadas en la suposición de una década de que la energía oscura es constante (constante). El trabajo de Wafa implica que el significado de la energía oscura está cambiando. La voluble energía oscura es una consecuencia del intento de Wafa y sus colaboradores de aplicar la teoría de cuerdas a un universo como el nuestro, donde el vacío del espacio tiene algo de energía inherente.
Si su hipótesis (y la propia teoría de cuerdas) es cierta, la energía oscura, esta misteriosa sustancia, que representa más del 70% de la masa y energía total del universo y que acelera su expansión, será la fuerza del cambio. Pero la energía oscura persistente ha servido durante mucho tiempo como base para muchas ideas en la teoría de cuerdas, por lo que es paradójico que sea la energía oscura voluble la que pueda llevar al éxito de la teoría.
Energía oscura y teoría de cuerdas
norte
“Por primera vez, pudimos aprender algo de la teoría de cuerdas que se puede medir”, dice el científico Timm Wreiss del Instituto de Física Teórica de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria. "Pero no sé si esto realmente sucederá o no".
Empecemos por el principio: vivimos en un universo que parece seguir las reglas. En las escalas más grandes, los objetos grandes siguen las reglas de la relatividad general, interactuando entre sí a través de la fuerza de la gravedad. En la escala más pequeña, las partículas subatómicas siguen las reglas de la mecánica cuántica y la teoría cuántica de campos, interactuando a través de campos de fuerza que se manifiestan como partículas portadoras de fuerza. Pero las matemáticas no cuadran cuando intentas explicar la relatividad general como una gran extensión de la teoría cuántica de campos. Una teoría más amplia, la teoría de cuerdas, intenta combinar la relatividad general con la mecánica cuántica, y en ella, cada partícula está representada por una cuerda diminuta, cuyas vibraciones en un espacio más multidimensional codifican las propiedades que observan los científicos.
Sin embargo, la teoría no es del todo precisa. Más bien, es una base matemática general, un marco del cual los científicos pueden derivar teorías sobre nuestro universo, así como sobre la gran cantidad de otros universos permitidos. Los teóricos de cuerdas esperan que nuestro universo sea una de esas posibilidades. Otros creen que la teoría de cuerdas es fundamentalmente incorrecta, pero ese no es el punto ahora.
Las teorías de cuerdas tienen que explicar un universo como el nuestro en todos los aspectos para ser consideradas correctas. Nuestro universo, aparentemente, consta de un 4% de materia (la sustancia que vemos), un 25% de misteriosa materia oscura, y el resto, como lo demuestran las observaciones de 1988, recae sobre la "energía oscura". Los teóricos de cuerdas han trabajado bajo el supuesto de que la fuerza de la energía oscura no cambia, y sus teorías han evolucionado. Pero Wafa y sus coautores sugirieron en un artículo de este verano que para existir de acuerdo con las reglas de la teoría de cuerdas, nuestro universo debe tener un campo de energía oscura cuyo valor está disminuyendo.
Video promocional:
Si el valor de la energía oscura cambia, esto será importante para aquellos cuyas teorías se basan en el supuesto de que la energía oscura es constante. “Quizás debamos volver a lo básico”, dice Wreiss. También cambiaría la comprensión de la evolución del universo, tanto en el pasado como en el futuro.
La hipótesis de Wafa fue inicialmente bastante poderosa y provocó "una tremenda emoción", dice Wreiss. Sirvió como un llamado a la acción para los teóricos de cuerdas que sintieron que el marco estaba amenazado. Algunos dijeron inmediatamente que era una tontería: la física de Stanford, Eva Silverstein, le dijo a Quanta que la suposición se basaba en otras suposiciones, y el análisis era "altamente cuestionable". Otros utilizan este documento como una oportunidad para verificar que sus teorías pueden describir un universo como el nuestro.
Wreiss y otros criticaron el trabajo de Wafa y su grupo, y sus opiniones fueron publicadas en Physical Review D. El trabajo de Wreiss encontró que algunas de las supuestas propiedades de nuestro propio universo, en particular aquellas asociadas con el campo del bosón de Higgs, contradicen esencialmente algunas supuestos matemáticos. Por ejemplo, la suposición original era que el comportamiento del campo físico que impulsa la energía oscura se deriva de una función matemática sin máximos ni mínimos, una línea en un gráfico sin picos ni mínimos. Vreiss descubrió que la presencia de un campo de fuerza asociado con el bosón de Higgs requiere un pico en esta función.
Pero el trabajo de Vreiss no descarta la idea de Wafa: Wafa simplemente refinó la suposición para que se aplicara mejor al universo en el que vivimos. Hay otros trabajos similares y Wafa está de acuerdo con las aclaraciones.
Lo que es realmente interesante es que pronto descubriremos si el trabajo de Wafa ofrece una predicción probada experimentalmente de la teoría de cuerdas. Esta sería la primera consecuencia demostrable de la teoría de cuerdas. Algunos experimentos podrían probar si la energía oscura cambia con el tiempo o permanece constante, y es posible que lo haga en los próximos años.
Entonces, ¿se avecina un cambio de paradigma en el horizonte? “La mayoría de los científicos no dirán que esta hipótesis es verdadera o falsa”, dice Wreiss. El propio Wafa cree que, por supuesto, puede estar equivocado, y esto también habla de la importancia de la teoría de cuerdas. "¿Pero si Wafa tiene razón?", Dice Vreiss. "Eso sería lo más importante en la teoría de cuerdas para hacer una predicción mensurable".
Ilya Khel
