La teoría de cuerdas: la historia de la supersimetría

Como consecuencia del éxito del modelo estándar, no era necesaria la teoría de cuerdas para explicar la física de partículas. En cambio, casi por accidente, los teóricos de cuerdas empezaron a darse cuenta de que la teoría de cuerdas podría ser la misma teoría que resolvería el problema de la gravedad cuántica.

Por 1974, el modelo estándar se había convertido en la explicación teórica de la física de partículas y estaba siendo confirmado en el experimento después de experimento. Con una base estable, los físicos teóricos ahora buscaron nuevos mundos que conquistar, y muchos decidieron abordar el mismo problema que había irritado Albert Einstein para las últimas décadas de su vida: la gravedad cuántica.

El gravitón se encuentra escondido en la teoría de cuerdas

El gravitón es una partícula que, en virtud de las predicciones de la teoría de campo unificado, sería mediar la fuerza gravitacional. En un sentido muy real, el gravitón es la fuerza de la gravedad. Un importante hallazgo de la teoría de cuerdas es que no sólo incluye el gravitón, pero requiere su existencia como una de las partículas sin masa discutidos anteriormente en este capítulo.

En 1974, Joel Scherk y John Schwarz demostraron que una partícula sin masa spin-2 en la teoría de supercuerdas en realidad podría ser el gravitón. Esta partícula fue representado por una cadena cerrada (que se formó un bucle), en contraposición a una cadena abierta, donde los extremos están sueltos. Ambos tipos de cadenas se ponen de manifiesto en esta figura.

La teoría de cuerdas exige que deben existir estas cadenas cerradas, aunque pueden o no pueden existir cuerdas al aire. Algunas versiones de la teoría de cuerdas son perfectamente matemáticamente consistente pero contienen solamente las cuerdas cerradas. Ninguna teoría contiene sólo cadenas abiertas, porque si usted tiene cuerdas al aire, se puede construir una situación en la que los extremos de las cuerdas se encuentran y, voilà, existe una cadena cerrada.

Desde un punto de vista teórico, esto fue asombroso (en el buen sentido). En lugar de tratar de meter con calzador la gravedad en la teoría, el gravitón cayó como una consecuencia natural. Si la teoría de supercuerdas fue la ley fundamental de la naturaleza, entonces se requiere la existencia de la gravedad de una manera que ninguna otra teoría propuesta había hecho nunca!

La otra teoría de la gravedad supersimétrico: Supergravity

Supergravity es el nombre de teorías que tratan de aplicar la supersimetría directamente a la teoría de la gravedad sin el uso de la teoría de cuerdas. A lo largo de la década de 1970, este trabajo procedió a un ritmo más rápido que la teoría de cuerdas, sobre todo porque era popular, mientras que el campo de la teoría de cuerdas se había convertido en una ciudad fantasma. teorías de supergravedad resultar importante en el desarrollo posterior de la teoría-M.

En 1976, Daniel Freedman, Sergio Ferrara y Peter van Nieuwenhuizen aplican a la supersimetría teoría de la gravedad de Einstein, lo que resulta en una teoría de la supergravedad. Lo hicieron mediante la introducción de la supercompañera del gravitón, el gravitino, en la teoría de la relatividad general.

Sobre la base de este trabajo, Eugene Cremmer, Joel Scherk, y Bernard Julia fueron capaces de demostrar en 1978 que la supergravedad se podría escribir, en su forma más general, como una teoría de 11 dimensiones. teorías de supergravedad con más de 11 dimensiones se vino abajo.

Supergravedad en última instancia, cayó presa de las inconsistencias matemáticas que plagaron teorías de la gravedad más cuántica (que funcionaba bien como una teoría clásica, siempre que lo mantuvo lejos del reino cuántico), dejando espacio para la teoría de supercuerdas a subir de nuevo a mediados de la década de 1980, pero no desapareció por completo.

Los teóricos de cuerdas no reciben ningún respeto

Durante la década de 1970, los teóricos de cuerdas se encuentran difícil ser tomado en serio, y mucho menos encontrar asegurar un trabajo académico. A medida que avanzaba la década, dos de las principales fuerzas detrás de la teoría de cuerdas se encontraría con obstáculo tras obstáculo en conseguir una plaza de profesor segura.

John Schwarz se le había negado la tenencia de la Universidad de Princeton en 1972 y pasó los siguientes 12 años de CalTech en una posición temporal, nunca se está seguro de si sería renovado los fondos para su trabajo. Pierre Ramond, que había descubierto la supersimetría y la teoría de cuerdas de rescate ayudado del olvido, se le negó la tenencia de la Universidad de Yale en 1976.

En un contexto de incertidumbre profesional, los pocos teóricos de cuerdas continuaron su trabajo a través de la década de 1970 y principios de 1980, ayudando a lidiar con algunos de los obstáculos dimensiones adicionales en la supergravedad y otras teorías, hasta que llegó el día en que las cosas cambiaron y fueron capaces de poner demanda a lo alto de la física teórica.