BARTON+ZWIEBACH+biografia

BARTON ZWIEBACH

Autor: WALTER LAURO PEREZ TERREL

[Biografa de personajes famosos]

[Autor: WALTER PREZ TERREL] Pgina 2

Ttulo de la obra en espaol:

Barton Zwiebach

Argumento: Biografa. Walter Prez Terrel Licenciado en Ciencias Fsicas y autor de textos de Fsica. Universidad Nacional Mayor de San Marcos Facultad de Ciencias Fsicas, Lima Per. GRUPO EDITORIAL MEGABYTE RUC: 1084182709 ISBN: 0-291-68745-9



DEDICATORIA A mi hija Mnica Prez Contreras. A mi hijo Diego Prez Contreras. A mis compaeros profesores de la plana de Fsica de la Academia Csar Vallejo, Jaime Salgado Mendoza y Hrmenes Gmez que ya no estn con nosotros. A los que siguen enseando: Orlando Ramrez Urbano, Humberto Tantaruna, Flix Aucallanchi Velsquez, Andrs Custodio Garca, Juan Jos Suazo Snchez, Jorge Montao Pisfil y Carlos De la Cruz Gonzales. A los nuevos profesores de Fsica de los colegios preuniversitarios. A los que enseando aprenden. A los que ensean para aprender. A los verdaderos creadores del Sistema Preuniversitario, que luchan por una educacin sin lmites.



Teora de Cuerdas INTRODUCCIN.

La Teora de las Sper Cuerdas en realidad son varias teoras con las que se pretende obtener una Teora del todo (siendo el principal candidato la Teora M) que intenta explicar a la vez todas las partculas subatmicas existentes y unificar las 4 fuerzas fundamentales de la naturaleza. Define el universo formado por multitud de cuerdas vibrantes, ya que es una versin de la Teora de cuerdas que incorpora fermines y la supersimetra. El principal problema de la Fsica actual es poder incorporar la fuerza de la gravedad tal y como la explica la Teora de la Relatividad General al resto de las fuerzas fsicas ya unificadas.



La teora de las supercuerdas sera un mtodo de unificacin de las cuatro fuerzas. La idea fundamental es que las partculas son cuerdas que vibran en multitudes de posibles resonancias y el gravitn es una cuerda cerrada de masa cero. 1. Estudiante de Ingeniera Elctrica en la U.N.I. (1972 1977). En un el intento de recopilar datos para escribir la biografa de Barton Zwiebach, entrevist al Dr. Pedro Heredia Martinetti, quien responde:

Quin era Barton Zwiebach?

Ya me haban contado que en la U.N.I. (Universidad Nacional de Ingeniera) haba un alumno de caractersticas acadmicas especiales. Por ese entonces yo enseaba el curso de Propagacin de Ondas Electromagnticas y Vctor Reynafarje me haba advertido que era un alumno que prestaba mucha atencin y que haca preguntas muy precisas (Argot universitario: difciles). Pas el curso y el da del examen sustitutorio not su presencia. Me acerqu a l, pues no recordaba que lo hubiera desaprobado, producindose el siguiente dilogo:

-Seor Zwiebach usted ha aprobado el curso, por qu est aqu?- le pregunt con el afn de saber si yo lo haba desaprobado en mi curso.



-Si ingeniero- me contest. Tengo 16, pero esa nota me baja mi promedio general- agreg.

No hice ms comentarios y en el momento de corregir el examen, siguiendo la mejor tradicin acadmica europea apliqu el principio:

No dudes del que se esfuerza, porque ese alumno recibe siempre su recompensa.

Sin leer para nada el contenido del examen le puse como nota 20 (mxima nota entre 0 y 20) y puedo sustentar ante quien sea el Por qu?

En la dcada del 70 (1970 a 1980) el Per fue gobernado por militares, los problemas sociales se agudizaron y los estudiantes universitarios salieron a las calles para protestar, pidiendo un gobierno democrtico.

Otra ancdota de Pedro Heredia Martinetti.

Recuerdo que por el ao 1976, un ao de huelgas y movilizaciones estudiantiles. El Director de Escuela, el Ingeniero Biella nos dio la orden de dictar clases sin importar las condiciones.

Durante la huelga, cierto da, la movilizacin haba sido muy violenta: se quemaban llantas en cada esquina, la polica amedrentaba a los estudiantes y ellos respondan con piedras y arengas cantadas y vociferadas. En la puerta haba muchos en pie de huelga que impedan el ingreso de estudiantes y



profesores. Acud a clases esperando no encontrar a nadie, pero me equivoqu. Al alumno Barton Zwiebach s lo haban dejado pasar, O cmo Barton para pasar?

Otra ancdota de Pedro Heredia Martinetti.

Barton ya estaba ingresando al noveno ciclo de estudios. Un da me pregunt acerca de la posibilidad de desarrollar una tesis de investigacin en el dcimo y ltimo ciclo de estudios. Hice la consulta respectiva y Barton present una solicitud al Rector para la autorizacin. La respuesta fue por supuesto positiva y tuve el honor de ser su asesor en la Tesis. El tema escogido era en ese momento nuevo en el campo del conocimiento La Antena de ranura o apertura. Anot que Zwiebach es el nico alumno egresado de la U.N.I. que registra una tesis hecha antes de acabar el pregrado (antes del bachillerato).

La idea o finalidad era explorar tericamente y en lo posible en forma prctica esta antena. Por esa razn Barton requera del uso o empleo del computador de la U.N.I. El problema era que por la complejidad del trabajo se requera el empleo del computador en Batch y no en Time sharing como era la costumbre.

Todo marchaba bien, hasta que un da domingo a las 8 de la madrugada un Seor toc el timbre de mi casa. Baj de inmediato y abriendo la puerta se desarroll el siguiente dilogo:



-Soy el Ingeniero Zwiebach, el pap de Barton, mi hijo no regresa a su casa desde el viernes. Tememos lo peor, ya he visitado muchos hospitales y no lo encuentro. He llamado a sus amigos y parientes y tampoco lo han visto; su mam est desesperada y usted es nuestra ltima esperanza- coment el pap de Barton.

-Yo lo vi el viernes en la tarde -Respond.

-Voy a llamar al Centro de Cmputo, pues creo que all se estaba el viernes -Agregu.

Habl con el Ingeniero Chang, (que ms tarde fuera presidente del I.G.P. (Instituto Geofsico del Per), ya lamentablemente fallecido). l me inform que Barton se encontraba en el Centro de Cmputo, le solicit que lo pusiera en hablar conmigo (comunicacin telefnica):

-Seor Barton que ha ocurrido -Pregunt.

-Nada Ingeniero -Respondi. Estoy trabajando desde el viernes.

-Pero Seor Barton se ha olvidado usted que tiene familia. Adems dnde durmi y comi? -Le increp.

-No he dormido, junte los escritorios, me recost en ellos y com galletas que compr en el Kiosco- me respondi con naturalidad.



Por supuesto que de inmediato le pas el telfono a su seor padre, quien despus de conversar con su hijo y agradecerme, se retir a su domicilio, con una de las sonrisas ms grandes que recuerdo haber visto.

2. Cambio de Ingeniera Elctrica a Fsica, la decisin determinante.

La siguiente ancdota del profesor Barton muestra sus afanes por la Fsica:

Como estudiante graduado de ingeniera elctrica cada ao deba consultar con un asesor de matrcula. En mi primer ao en CALTECH obtuve el master en ingeniera. En el segundo ao, inici el doctorado. Dado mi inters en la Fsica, tom varios cursos en la disciplina. Cuando fui a matricularme al principio del tercer ao (1979), el asesor de matrcula, el Dr. Middlebrook, mir mi record (matrcula), y se sorprendi de que hubiera tomado tantas asignaturas en Fsica.

-Eres un alumno de ingeniera, Cierto?...

-Qu haces tomando tantos cursos de Fsica?

-Me interesa. Es lo nico que pude decir.

Ese mismo da decid hacer lo que deb haber hecho tiempo atrs: transferirme al departamento de Fsica.

En la actualidad el profesor Barton se dedica exclusivamente a la Fsica, aunque de estudiante alternaba sus tiempos entre la



los estudios de ciencia y el ejercicio de msica sobre piano, ahora su tiempo es tomado por la teora de Las Sper Cuerdas, cuya vibracin de diferentes maneras compone el universo.

3. Pasado y presente. Su familia emigr de Alemania y Polonia, Mis abuelos, de religin juda, escaparon del Nazismo de Berln, viniendo al Per en el ao 1936. Sus padres son Oscar Zwiebach Ascher, y Betty Zwiebach Cantor. Barton Vive en Estados Unidos desde 1977 tiene cuatro hijos con Gabriela Zwiebach Kristal: Cecile Zwiebach, Evelyn Zwiebach, Margaret Zwiebach, Aaron Zwiebach. Barton dice feliz: Cecile Zwiebach se gradu en Harvard en el 2004, y Evelyn se gradu en Harvard en junio del 2007. 4. Origen y futuro. Zwiebach se gradu de ingeniero elctrico, promocin 1977 en la U.N.I. Per. Su tesis, sobre el tema de antenas de abertura, fue supervisada por el profesor Pedro Heredia Martinetti. Nunca ejerci tal profesin. Inmediatamente viaja para estudiar un post-grado en Ingeniera Electrnica en el California Institute of Technology (CALTECH). Obtiene un Master en Ingeniera en el 1978, y luego se transfiere al departamento de Fsica, para estudiar bajo la supervisin de Murray Gell-Mann (premio nobel 1963). Zwiebach se doctora en el ao 1983 con la tesis:

"Searching for all supergravity theories: Case of N = 42



En esa tesis Barton reporta el descubrimiento de una versin nueva de N = 4 sper gravedad con simetra local.

Barton Zwiebach participa en el equipo que investiga y postula acerca de la Teora de las Cuerdas en el MIT en un grupo que consta de 5 profesores mentores de la teora de las sper cuerdas, mis colegas son Daniel Freedman, Washington Taylor, Hong Liu y John McGreevy). Adems hay un buen numero de Post-doctoral fellows y estudiantes de doctorado.

5. El cientfico. Barton Zwiebach comenta algo singular en su bsqueda de la precisin cientfica: Un problema importante para m en los primeros aos de los 90 fue demostrar precisamente cmo los diagramas de cuerdas producen una copia completa de todas las superficies de Riemann. Me demor ms de dos aos completar los teoremas matemticos necesarios para una comprobacin contundente de la hiptesis. ste resultado era necesario para confirmar la consistencia de la teora de los campos de cuerdas cerradas que haba formulado. 6. Autor de libros cientficos. Barton Zwiebach es ampliamente reconocido como un fsico de vanguardia en la fsica terica de partculas y la teora de cuerdas. Es un gran matemtico, ha publicado A First Course in String Theory, Cambridge University Press (2004). ISBN 0 521 83 de 558 pginas. Su mayor contribucin est en el estudio del campo de cuerdas donde hizo los primeros trabajos en la teora del campo de cuerdas abiertas, luego desarroll la teora del campo de cuerdas cerradas. Tambin



destaca por sus notables aportes en el tema D-branes con simetra excepcional y en el tema condensacin Tachyon. El libro de Barton Zwiebach, publicado en el 2004, ha sido prologado por David Gross, ganador del Nobel de Fsica. David Gross escribe: "Barton Zwiebach es consulado terico de las Cuerdas. En este libro ofrece una notable y exhaustiva descripcin de la Teora de las Cuerdas, que explica desde el principio, acopia slo un ntimo conocimiento de fsica avanzada y sigue adelante hasta las fronteras de la fsica". 7. PERUANO ILUSTRE. Debemos decir que partes importantes de la Teora de las Cuerdas han sido desarrolladas por un peruano que se llama Barton Zwiebach y que ha seguido una carrera espectacular de fsico matemtico. En la actualidad es profesor principal del famoso Instituto Tecnolgico de Masschussets (MIT). Este compatriota est realizando la cultura nacional. Nuestra cultura siempre ha tenido grandes representantes en todos los campos. Y ahora tiene uno ms, en uno de los ms difciles y profundo de la inteligencia humana. Por eso, su obra no puede quedar ignorada en el Per. Y, como si esto fuera poco, cuando se busca su nombre en Internet, sale de inmediato, y se dice:"Barton Zwiebach, es uno de los ms notables expertos en la Teora de las Cuerdas". No cabe duda de que Barton Zwiebach es un hombre de extraordinaria capacidad intelectual y, por qu no decirlo, es un fsico genial. La Teora de las Cuerdas ha sido desarrollada por varios genios. l es uno de ellos. Divulgar las teoras de las Cuerdas es una tarea realmente difcil. Describirla con precisin es imposible. Sin embargo, a



pesar de esta dificultad, creemos factible dar al lector una idea ms o menos aproximada de la misma. Para hablar sobre la Teora de las Cuerdas es imprescindible hablar antes de la Teora Cuntica, o de los cuantos (fotones). El desarrollo de sta teora se llev a cabo por medio de la Electrodinmica Cuntica.



La sper cuerda de Barton

Entrevista al Dr. Barton Zwiebach el 20 de julio de 2007 en la U.N.I. (Universidad Nacional de Ingeniera, Lima Per) El Dr. Barton Zwiebach, realiza sus estudios escolares en el colegio Len Pinelo (San Isidro, Lima, Per), luego ingresa a la Facultad de Ingeniera Elctrica de la Universidad Nacional de Ingeniera (Per), despus consigui el doctorado en fsica en el Instituto Tecnolgico de California (Estados Unidos de Norteamrica). Es profesor e investigador del Instituto



Tecnolgico de Massachussets. Considerado un referente de la Teora de las Cuerdas. Dict charlas magistrales en la Universidad Catlica, Universidad Tecnolgica del Per y en su alma mter, la Universidad Nacional de Ingeniera (UNI). Ingeniero egresado de la UNI, Barton Zwiebach a los 22 aos viaj a los Estados Unidos para especializarse en fsica y matemtica hasta convertirse en investigador y profesor del Instituto Tecnolgico de Massachussets, especializado en todo lo referente al complicado mundo e la Teora de las Cuerdas (TC) y de las supercuerdas. Preguntas y respuestas: 1. Sabas que ya eres considerado un gur cientfico? No lo saba. En el tema de las supercuerdas hay muchos cientficos involucrados. Yo me he especializado en escribir las ecuaciones matemticas. 2. Algo as como un marco matemtico para la Teora? -S, un marco matemtico. Yo lo estoy trabajando desde hace diez aos para lograr describir una versin de las ecuaciones, que es un paso necesario para lograr la versin completa. 3. Cuando surgi la Teora de las Cuerdas fue recibida casi

como una hereja por los cientficos, Por qu crees que ahora tiene tanto atractivo?

-Es curioso cmo ha cambiado. Como t dices hace quince aos fue una hereja total, pero cambiaron cuando la Teora de las Cuerdas (TC), permiti explicar el comportamiento termodinmico de los agujeros negros.



4. La Teora de las Cuerdas es equivalente a la Teora de la

Relatividad y la Mecnica Cuntica? -S, en la Teora de la Relatividad de Albert Einstein los agujeros negros pareca cuerpos perfectos, simtricos, esfricos que atraen y capturan todo. Con la Mecnica Cuntica se supo que los agujeros negros tenan temperatura y tienen una entropa, es decir, una medida de desorden. Con la TC se pudo explicar que los agujeros negros estn formados por cuerdas que oscilan y con "branas"...

5. Las branas son membranas? -Exacto. Y los agujeros negros necesitan un cierto nmero de membranas de cuerdas que oscilan y uno calcula el desorden y sale la entropa del agujero negro. 6. Qu es una brana? Una brana es un cuerpo plano rectangular sobre el cual estn pegadas cuerdas abiertas. Estas Cuerdas pueden desplazarse en todas las direcciones sobre la superficie de la brana. Adems, hay branas paralelas entre las cuales hay cuerdas pegadas, que tambin se desplazan en todas las direcciones. La importancia de la Teora de las branas es que han abierto



nuevas esperanzas, respecto de la posibilidad de comprobacin experimental de la Teora de las Cuerdas. Sin embargo, no ofrece ninguna seguridad al respecto. 7. Es difcil modelar una brana? Si. Desgraciadamente, es una de las partes ms duras de la Teora. Porque no hay un solo tipo de branas, sino muchos, como las branas-p y las branas-DD. En las primeras p es un nmero natural cuyo valor es 10, y que indica el nmero de dimensiones. Las primeras cuatro son las mismas que las de la Teora de Relatividad Restringida. En las segundas, el nmero de dimensiones es de 26. Despus de la cuarta dimensin, todas las dems estn enrolladas. Y, algo increble, hay un tercer tipo de branas que slo tienen tres dimensiones. 8. Pero por qu su atractivo entre los jvenes? -Es por su deseo de descubrir. Con la Teora de las Cuerdas hay un camino libre, nuevas ideas, posibilidades de investigar algo muy creativo. 9. Qu hacer para que la Ciencia sea atractiva a los

jvenes? -Hay que motivarlos. La ciencia es como el arte. La msica, por ejemplo, es la creacin cultural ms fcil de apreciar. Pero hay msicas que exigen ms instruccin, como la pera. En la matemtica y la fsica hay un cierto placer esttico. 10. No es fcil para un profesor de Colegio ensear el curso

de Fsica...? -Es una de las cosas ms difciles que hay, por parte del docente se requiere conocimientos fsicos y matemticos y, al



mismo tiempo, intuicin fsica. Si no lo tiene no funciona. Y por parte del estudiante, el material humano, que tenga actitud crtica en el proceso enseanza aprendizaje. Es difcil ensear a quien no quiere aprender. 11. Recuerdas a los profesores que te han enseado Fsica

en la UNI? A muchos, entre ellos al Dr. Vctor La Torre Aguilar, Dr. Hernndez y Dr. Valqui. Todos los profesores que me ensearon en UNI eran muy buenos. Mi formacin acadmica como cientfico se debe a la exigencia acadmica de la UNI comenzando desde el examen de Admisin, el ms difcil de Amrica Latina sin ninguna duda. 12. Estudiaste Ciencias Fsicas en la UNI? -No. Yo quera estudiar Fsica pero por los consejos familiares ingres a Ingeniera Elctrica. En los dos aos de estudios generales estuve fascinado por la Fsica, luego perd el inters... 13. Y te trasladaste de Ingeniera a Fsica? -No. Eso fue cuando ya estudiaba en Estados Unidos. 14. Cundo nace la Teora de la Cuerdas? La Teora de las Cuerdas, es una teora relativamente nueva (nace en 1968, creada por Gabriele Veneziano) por lo menos respecto de la poca en que nace la Teora de la Relatividad de Albert Einstein (la restringida), en 1921 con los primeros trabajos de N. Bohr. La Relatividad Restringida es una Teora que unifica la Electrodinmica de Maxwell con el



Electromagnetismo. La Relatividad Generalizada es nicamente una teora de la gravedad. 15. En qu consiste la Teora de las Cuerdas? Cmo son las

Cuerdas segn la Teora de las Cuerdas? Son cuerdas pequesimas, los dos objetos ms pequeos de todo lo que hay en el universo. Estos objetos vibran

incesantemente, las cuatro fuerzas descubiertas por la fsica cuntica son producidas por estas cuerdas. Hay dos tipos de cuerdas: abiertas y cerradas. Las cuerdas abiertas tienen un comienzo y un fin. Las cuerdas cerradas son como pequesimas circunferencias, que pueden cambiar de forma, pero sin abrirse nunca. 16. La Teora de las Cuerdas busca la Unificacin de las

fuerzas? Si. El gran filsofo alemn del siglo XVIII, Manuel Kant, deca que el ideal de la razn es buscar la unidad. Todos los grandes fsicos, desde Isaac Newton, pasando por Albert Einstein y los fsicos cunticos, han buscado esta unidad. Einstein intent, desesperadamente, unificar la fuerza electromagntica con la fuerza de la gravedad. Pero nunca logr esta unificacin. Despus de largos y denotados esfuerzos, los fsicos cunticos



lograron unificar la fuerza fuerte, la fuerza electromagntica y la fuerza dbil, derivndolas de una sola fuerza. Pero jams pudieron unificarlas todas, pues la gravedad se declar en rebelda.

17. Cuntas dimensiones considera en la Teora de las

Cuerdas? Otro aspecto muy importante de la Teora de las Cuerdas es que su desarrollo slo puede hacerse en un espacio de por lo menos diez dimensiones. El espacio que vemos en nuestro alrededor tiene tres dimensiones: largo, ancho y alto. Pero Einstein consider, en su Teora de la Relatividad Restringida, que adems de estas dimensiones perceptibles haba otra dimensin: el tiempo. 18. Cmo son las diez dimensiones en la Teora de las

Cuerdas? Las cuatro primeras son las mismas que las de la relatividad restringida. Pero las seis restantes estn enrolladas sobre s mismas, formando rollos pequesimos.



19. Habr una comprobacin experimental de la Teora de las Cuerdas?

Si no se pudiese encontrar nunca una comprobacin experimental de la Teora de las Cuerdas, sera una verdadera lstima, porque es la primera Teora que permite tener una visin unificada del Universo, que abre las puertas para entender sus misterios, como el famoso big bang y la etapa inflacionaria. Tanto trabajo intil para no culminar con xito! pero intil? tal vez no. Pues llegar a los resultados negativos ha permitido, mltiples veces, abrir la posibilidad de nuevos xitos. El pensamiento humano no se detiene y no se detendr mientras la humanidad siga existiendo.



Por Francisco Mir Quesada Cantuarias. Filsofo.

En honor de Barton Zwiebach

La Teora de la Relatividad, creada por Albert Einstein, no ha sido invalidada, hasta el presente, por los hechos. Se ha intentado, miles de veces, encontrar algo que la teora no pueda explicar. Pero nunca se ha logrado hallarlo. Por otra parte, todas sus predicciones se han cumplido. Es, tal vez, la nica teora (podra haber otra) que parece ser invulnerable. Sin embargo, la Teora de la Relatividad tiene una limitacin, ya veremos por qu. Todos sabemos, de manera intuitiva, lo que es la razn humana. Pero si profundizamos su anlisis vemos, de inmediato, que la razn exige unidad. Ejemplo: una teora cientfica, en nuestro caso una teora fsica, debe tener todas sus partes ligadas entre s. Si no lo estn, la teora no funciona. Aunque nuestra experiencia nos produce la sensacin de que hay muchas fuerzas en la naturaleza, como el viento, la que produce los temblores y terremotos, la que impulsa a los carros con gran velocidad, la que desata los tsunamis, la que mueve los msculos de los seres humanos y de los mamferos,



y otras ms, en realidad solo hay cuatro: la fuerza fuerte, la electromagntica, la fuerza dbil y la gravedad. La fuerza fuerte es la que mantiene los protones fuertemente pegados entre s. Los protones estn cargados de electricidad positiva y los objetos cargados con el mismo signo elctrico se rechazan. Solo una fuerza muy poderosa, ms intensa que todas las dems, puede realizar esta accin, pues la fuerza electromagntica es muy fuerte La fuerza dbil es muy difcil de comprender. Hoy se sabe que interviene en las modificaciones del neutrn. La gravedad es la ms dbil de todas. Esto parece imposible, pues nos atrae con tal fuerza que si caemos de un tercer piso, nos matamos (salvo un milagro). La gravedad nos parece tan fuerte porque es producida por la concentracin de la materia, y la materia de nuestra Tierra es inmensa comparada con nuestro insignificante tamao. Debido a que, como hemos anticipado, la razn exige unidad, es lgico que los cientficos, especialmente los fsicos, estn intentando encontrar una sola fuerza de la que se deriven las cuatro restantes. Sin embargo, hasta el momento nadie ha podido lograrlo. Pero ha surgido una esperanza: la Teora de las Supercuerdas, a cuyo desarrollo ha contribuido el sabio Barton Zwiebach, nacido en el Per. Se llama as porque el fundamento ltimo de la materia, segn nos dice, no son los tomos sino unas cuerdas pequesimas, cuyas diferentes vibraciones producen todos los fenmenos producidos por los tomos. Segn esta teora, cuya matemtica es complicadsima, tan complicada que an no se ha terminado de hacer, pero que ya funciona en varias aplicaciones, se ha demostrado, rigurosamente, que



permite unificar las cuatro fuerzas de la naturaleza. Pero, desgraciadamente, hasta el momento no se ha podido establecer que tenga una comprobacin experimental. Y, segn los fsicos, una teora que no est conectada con la experiencia, no sirve para nada. Sin embargo, hace pocos aos ha surgido una posibilidad de conexin. La teora ha seguido desarrollndose, como siempre, de manera muy compleja, y ya est cerca de la comprobacin experimental. Podr algn da lograrla? Nadie lo sabe. Pero la teora se ha ido perfeccionando y parece que dentro de un tiempo, que no ha de ser muy largo, se podra lograr la comprobacin. Si as fuera, sera un triunfo espectacular de la razn humana.



ENTREVISTA Por Juan Carlos Chvez (Para peruanos residentes en EE.UU.)

Barton Zwiebach: un peruano que suma xitos en la Fsica. Aunque su nombre y apellido no lo parezcan, Barton Zwiebach, es un catedrtico e investigador peruano que desde hace mucho tiempo ha puesto un sello nico en el mundo de

la fsica y la ciencia mundial gracias a su talento perseverancia y olfato analtico. Quienes lo conocen saben que Zwiebach, es un cientfico indomable y que su esfuerzo intelectual desde el prestigioso Instituto Tecnolgico de Massachussets (MIT) donde ensea desde 1995- no cay en saco roto. Sus descubrimientos han sido claves en el

avance de la llamada Teora de las cuerdas, un complejo sistema de conceptos y frmulas que defienden la idea de que todo lo que hay en el mundo est hecho de diminutas cuerdas de energa que vibran con un estilo muy particular.



Slo mentes brillantes han abordado la famosa teora. Barton Zwiebach, es uno de ellos.

Graduado en Ingeniera electrnica de la UNI siguiendo el consejo de sus padres, nuestro compatriota lleg becado a Estados Unidos en el ao 1977, cuando tena no ms de 23 aos, para seguir un postgrado. Con el tiempo, Zwiebach, aprovech la estada y sigui estudios de fsica y matemtica hasta convertirse en profesor e investigador principal del MIT.

Mi verdadera pasin fue la Fsica. Y cuando llegu a este pas (EE.UU), no dud en seguir esta ciencia. Fue una decisin correcta, afirm Zwiebach, casado, padre de cuatro hijos y ex alumno del Len Pinelo.

En Lima, no poda trabajar y al mismo tiempo estudiar, por una serie de problemas y situaciones que no encajaban en los horarios de la semana. Pero cuando vine a Estados Unidos, todo eso cambi. Aqu, los estudios graduados fueron tensos y rigurosos, de manera que no haba mucho tiempo para extraar la tierra, los amigos o la familia, aadi el catedrtico que en agosto de 2007 fue condecorado por la Universidad Tecnolgica del Per, con el ttulo Doctor Honoris Causa.

Cmo transcurri su niez? Dira que fue muy tranquila y apacible. Crec en la zona de San Isidro, en una poca donde los chicos podan salir a jugar a la calle sin muchos temores.

Viaja constantemente al Per? Trato de hacerlo al menos una vez al ao. De hecho, la ltima vez fue en agosto para



recibir un Doctor Honoris Causa que me entreg la Universidad Tecnolgica del Per. Fue uno de los momentos ms emocionantes de mi vida.

Usted lleva dos dcadas desmenuzando y abriendo nuevas compuertas en la Teora de las cuerdas. Nunca ha perdido la paciencia? No, porque en el campo de la fsica se avanza constantemente. Hay progreso todo el tiempo.

Qu postula la Teora de las cuerdas? Que hay una sola entidad en el universo y que cada partcula que conocemos es una cuerda, que est hecha del mismo objeto. Por ejemplo, cuando analizamos un electrn, ste puede tener distintas propiedades pero sigue siendo el mismo electrn, un objeto nico. La idea fundamental de la teora, es que la multitud de las partculas del universo (que son alrededor de 600 entre fotones, electrones, neutrinos, etctera) son cuerdas que vibran, cada una de ellas, de una forma distinta. De esa manera disponemos de todas las partculas diferentes.

Las cuerdas arrastran otras implicancias conceptuales como las dimensiones del universo Efectivamente. El espacio universal tiene tres dimensiones espaciales y una temporal. En la teora de las cuerdas no es exactamente as: aqu hablamos de 10 dimensiones (9 de espacio y 1 de tiempo). Seis dimensiones, probablemente, se enrollaron o se hicieron cada vez ms compactas para formar un espacio de un volumen tan chiquito que no lo podemos ver. Existe la idea de que si la Teora de las cuerdas, entonces el nmero de dimensiones de espacio y tiempo es diferente.



Hace tres aos public un libro sobre el tema. Se dice que es una biblia para todo aquel que desee aprender acerca de la Teora de las cuerdas Habr otro escrito en el futuro? As es. En el 2004 escrib un libro que tuvo una magnfica acogida. Todos los estudiantes que buscan introducirse en la materia, van a este compendio. Ahora estoy mejorando una segunda edicin. Hay mucho nimo en el proyecto.

Cmo transcurre un da cualquiera en la vida del profesor Zwiebach? En realidad, depende mucho de los seminarios y las clases. Pero normalmente, empiezo a las 8 de la maana revisando correos electrnicos de todo el mundo, ya que nosotros trabajamos con cientficos de distintos pases. Hay al menos un seminario al da sobre fsica de cuerdas, cosmologa, etctera. Enseo unas dos veces por semana y despus contina la investigacin y las reuniones con los colegas para seguir avanzando en los anlisis de campo.

Hay alguna forma de alentar el desarrollo de las ciencias en nuestro pas (Per)? La nica manera de impulsar la ciencia, es mejorando la parte acadmica, buscando buenos profesores y al mismo tiempo, insistiendo en que el Gobierno ayude al desarrollo de la ciencia en todo su espectro. Hay que estimular a los estudiantes y a los colegas. En el Per, tenemos material humano de sobra pero la cantidad de distracciones de trabajo administrativo y de enseanza son muy fuertes. Eso no facilita la investigacin y cuando no camina el estudio de campo, entonces hay una parlisis emotiva. Lo que realmente mantiene al cientfico interesado es la posibilidad de estar descubriendo algo.



Hay inters en el M.I.T. y otros centros de investigacin por estrechar vnculos acadmicos? Por supuesto. Tengo un colega en Fsica de partculas que vino muy entusiasmado de una conferencia en Cusco acerca del tema. Pienso que hay que aprovechar los contactos para estar a la altura de Chile, Argentina y Brasil, que estn a la delantera. Ellos mantienen lazos muy estrechos con el mundo cientfico estadounidense.

Le gusta vivir en Massachussets? Digamos que es una vida tranquila cuando ests en casa. Todo funciona con efectividad y eso facilita que uno se concentre mucho en la investigacin.

Hay tiempo para darse una escapada a un restaurante peruano estando en Massachussets? Lamentablemente no, porque no hay muchos locales como quisiramos; sin embargo, cuando tengo ocasin de viajar a Lima, aprovecho el tiempo para darme mis gustos.



La Teora de cuerdas: An sigue viva

Un lujurioso terico de cuerdas es encontrado por su esposa con otra mujer. "Pero querida", suplica l, "Puedo explicarlo todo!" Yo no invent el chiste; apareci en la revista satrica The Onion [La cebolla]. Lo increble es que la gente lo entiende! Aparentemente la persona de la calle est familiarizada con el pensamiento actual de fsica de alta energa para saber que la teora de cuerdas -la idea de que los bloques constitutivos ltimos de la naturaleza son bucles cuantizados de cuerdas, no partculas elementales puntuales- es nuestra candidata lder para una teora que, en efecto, "explicara todo". Qu es una manzana? (o cualquier otra cosa) Bien, si se escarba profundamente, los tericos de cuerdas dicen, se encontrarn pequeas, vibrantes cuerdas.



Pero, a pesar de captar la imaginacin popular, la teora de cuerdas ha cado en tiempos difciles ltimamente, al menos en las relaciones pblicas. Leemos artculos como Hanging on by a Thread (USA Today), Theorists snap over string pieces (Nature) and The Unraveling of String Theory (Time). Mucha

de la atencin dada al escepticismo en las cuerdas puede ser rastreada a libros de Lee Smolin y Peter Woit que aparecieron el ao pasado. Pero esas no son las nicas fuentes; crecientemente, fsicos profesionales estn dispuestos a pronunciar la falla del ambicioso proyecto de la teora de cuerdas de unir todas las fuerzas de la naturaleza. As que, eso es todo? Est la teora de cuerdas en su ltimo aliento? No, en absoluto. Al menos, no si medimos la salud del campo por criterios ms acadmicos. Los tericos de cuerdas todava estn siendo contratados por las universidades en nmero sustantivo; nuevos graduados estn acudiendo a la teora de cuerdas para hacer su tesis doctoral; y, ms importante, la teora contina siendo nuestra idea ms prometedora para salvar el vaco entre la mecnica cuntica y la gravedad. La teora de cuerdas es nica; nunca se ha dedicado tanto esfuerzo en explorar una idea en fsica sin el beneficio de una prueba experimental directa. Una importante razn para esto ha sido la ausencia de sorpresas experimentales en la fsica de

altas energas; por treinta aos, el modelo estndar de partculas fsicas ha resistido todos los desafos. Pero incluso eso no ha sido suficiente para persuadir a los tericos a pensar acerca del famoso difcil problema de la gravedad cuntica si la teora de cuerdas no hubiera venido a presentar una sorprendentemente promisoria aproximacin.



En los aos '70 (siglo anterior) se hizo patente que la teora de cuerdas era una teora de gravedad cuntica, sea que nos guste o no -ciertas cuerdas vibrantes tienen las correctas propiedades para representar gravitones, transportadores de la fuerza gravitacional. As, esta caracterstica distingui a la teora de cuerdas de otros enfoques; mientras que los anlisis en gravedad cuntica tendan a correr hacia callejones sin salida, aqu haba una teora cuntica que insista en la gravedad!

En los '80 (siglo anterior) el triunfo del Modelo Estndar se hizo completo, y el trabajo de Michael Green y John Schwarz demostr que la teora de cuerdas era un marco consistente. Fsicos que nunca haban pensado en dedicarse a la gravedad cuntica, rpidamente estuvieron inmersos en la teora de cuerdas. Cierto, haba cinco diferentes versiones de la teora de cuerdas, y todas vivan en diez dimensiones. El truco sera hallar la forma correcta de compactar aquellas dimensiones extra a las cuatro que todos conocemos y amamos, y la conexin con la observacin sera establecida. Eso no ocurri, pero los '90 fueron sin embargo un boom. Se hizo patente que aquellas cinco versiones de la teora eran diferentes manifestaciones de una simple estructura subyacente, la teora M. Se desarrollaron las herramientas, en ciertas circunstancias especiales, para abordar el famoso problema introducido por Stephen Hawking en los '70 -calculando la entropa de los agujeros negros. Increblemente, la teora de cuerdas dio precisamente la respuesta correcta. Ms y ms personas se convencieron de que haba algo cierto



en esta teora, incluso si no la entendemos muy bien, y aunque la conexin con los experimentos permanecan elusivos.

Desde el 2000, el progreso ha sido ms lento. En la mitad de los '90 pareca que haba una revolucin cada mes, y -quizs no tan sorprendentemente- ese ya no es el caso. En vez de encontrar una nica forma de ir de las diez dimensiones a cuatro, las ideas actuales sugieren que podramos estar ante 10 500 o ms posibilidades, no es precisamente nica. Es posible -quizs- que slo un pequeo nmero de esas posibilidades estn cerca del mundo que observamos, as que hay an predicciones concretas que realizar. No lo sabemos, y podra ser una ilusin. La verdad permanece -el milagro que hace a las personas excitarse acerca de la teora de cuerdas en primer lugar no se ha ido. El mayor obstculo en progresar es que no entendemos la teora de cuerdas muy bien; es una coleccin de bits y piezas que muestran una sugerente promesa, pero no encajan todava en un todo coherente. Pero es una teora de gravedad cuntica, es compatible con todo lo que sabemos sobre partculas fsicas, y contina proveyendo nuevas formas de comenzar a pensar acerca del tiempo y el espacio. Mientras tanto, efectos positivos de la teora de cuerdas continan proliferando. Ideas acerca de branas de dimensiones mayores han revigorizado los modelos de construccin en fsica de partculas ms convencional. Ha provedo profundas numerosas percepciones fsicas a matemticas puras. Los cosmlogos que piensan acerca del universo primitivo atienden crecientemente a las ideas de la teora de cuerdas. Y un promisorio nuevo acercamiento ha



conectado la teora de cuerdas con la dinmica del plasma quark-glun observado en aceleradores de partculas. En ltima instancia, por supuesto, la teora de cuerdas debe tomar contacto con datos en orden de permanecer relevante e interesante. Pero las ideas profundas no vienen con fecha de vencimiento; ese contacto puede venir el prximo ao, dentro de diez aos, o en una centuria. Mientras tanto, la relativa importancia de la teora de cuerdas con la comunicad de la fsica de altas energas est asociada para dar un xito, como resultado de la promesa del Large Hadron Collider para llevarnos ms all del Modelo Estndar con nuevos rompecabezas experimentales que resolver. Un resurgente inters en ms fsica de partculas fenomenolgica es ya fcil de discernir en la contratacin de patrones y los intereses de los estudiantes graduados. Pero la teora de cuerdas no va a desaparecer. La gravedad existe, y la mecnica cuntica existe, y las dos debern ser reconciliadas. Ambiciosos fsicos tericos continuarn persiguiendo la teora de cuerdas, al menos hasta que una idea an mejor sobrevenga - e incluso entonces, las posibilidades son buenas de que algo de las cuerdas sea parte de la historia final.



Por Pablo Vsquez

Barton Zwiebach: El peruano supercuerdo

Todo empez con una pregunta que desde que el hombre reflexiona, se ha hecho (En verdad, casi todos nos la hemos hecho en algn momento de nuestras vidas) Por qu y cmo existimos? Cul es nuestro destino final? De dnde venimos y a dnde vamos? Vivimos en un universo de diez dimensiones, donde todo lo que conocemos es apenas el cinco por ciento, la punta de un iceberg de un fenmeno mucho ms grande de lo que habamos podido concebir, tanto, que la idea de vivir en uno de entre millones de universos paralelos no est descartada". Estos misterios an vigentes, han sido el motor de la ciencia y la filosofa. Con esas preguntas hemos llegado a construir alucinantes ciudades, increbles mquinas, impensables sistemas.



Todo empez con un tomo Quinientos aos antes de Jesucristo, un filsofo griego llamado Demcrito tuvo una gran inspiracin que le permiti desarrollar un concepto til para describir algo invisible a nuestros ojos: el tomo; una partcula tan pero tan pequea, que era imposible romperla en pedazos ms pequeos. Sera la base de todo lo que existe en el universo, el ladrillo fundamental del "cosmos". La idea de Demcrito es considerada an correcta, pero han pasado dos mil aos de investigaciones y todo se ha vuelto ms complejo. Bien lo sabe nuestro compatriota Barton Zwiebach (Lima 1954), egresado de la UNI y actual catedrtico e investigador del muy prestigioso Instituto Tecnolgico de Massachusetts, en EEUU. Lo esencial es invisible a los ojos Al igual que Demcrito, Zwiebach est fascinado por el mundo de las partculas indivisibles, por encontrar el "ladrillo fundamental" del cosmos. Slo que ahora, ya sabemos que el tomo s puede dividirse, de hecho lo hace. Slo que eran ahora los quarks, las partculas ms pequeas que se conocanhasta que a alguien se le ocurrieron las cuerdas. La revolucin empez en 1985. Las "cuerdas", proponen una teora matemtica de avanzada que slo los fsicos ms brillantes de nuestro planeta estn desarrollando en estos momentos. Entre ellos: nuestro compatriota, Barton. "Aunque desde nio mi pasin fue la fsica, mis padres me sugirieron que estudiara ingeniera electrnica porque era algo prctico, con lo que podra ganarme la vida. Me pareci razonable" nos cuenta ahora frente a un auditorio de la Univesidad Tecnolgica del Per, que lo ha nombrado



profesor honoris causa. Siguiendo la sugerencia de sus padres, Zwiebach se gradu de ingeniero electrnico en la UNI y luego hizo el doctorado en el Instituto Tecnolgico de California (Caltech), en ese momento residencia de los ms notables fsicos del mundo (Richard Feynman, Murray Gell-Mann (descubridor del quark) y John H. Schwarz, uno de los padres de la teora de las cuerdas). Abandonando "lo razonable" Desde las ventanas de las aulas de ingeniera, Barton miraba el pabelln de fsica pura del Caltech, donde mentes destaacadas trataban de desarrollar la teora ms ambiciosa de toda nuestra historia, capaz de explicar con extrema precisin el origen de todas las partculas subatmicas (ms de sesenta) y la forma en que las fuerzas las hacen interactuar, un desafo que haba derrotado a muchos fsicos anteriores, entre ellos al mismsimo Albert Einstein.



Por Sunil Mukhi

La Teora de Cuerdas: Una introduccin detallada (I) En los ltimos aos la Teora de Cuerdas ha ido ganando adeptos dentro de la Fsica Terica, pasando de ser considerada una locura a la posible y mtica "Teora del Todo". En esta primera parte conoceremos los antecedentes y bases previas de esta Teora p.

Introduccin La Teora de Cuerdas, tambin conocida por nombres como Teora de Supercuerdas y a veces Teora M, es una idea que ha estado dando vueltas durante bastante tiempo, unas dos dcadas. Es, al mismo tiempo, una continuacin lgica de nociones tericas establecidas hace ya casi medio siglo, y un nuevo y radical paradigma en la fsica fundamental. Tal vez sea esta paradjica naturaleza de la Teora de Cuerdas lo que explica el por qu atrae tanta atencin hoy da. Los desarrollos en este mbito han llegado a la portada de los



peridicos ms de una vez en los ltimos aos, an sin tener una prueba experimental directa de que la Teora de Cuerdas es la teora fundamental de la naturaleza. Para apreciar lo que la Teora de Cuerdas propone conseguir y como intenta lograr estas propuestas, es necesario recordar la presente formulacin de la fsica de partculas elementales y campos. Tras revisar los principios bsicos de la fsica de partculas, pasaremos a la descripcin de los fundamentos de la Teora de Cuerdas en trminos no tcnicos. Partculas elementales y campos. Considera la fuerza familiar del electromagnetismo. En el nivel ms simple (aplicable a muchos fenmenos a escalas de distancia cotidianas) est descrito por un campo clsico. En este marco, un imn ejerce una fuerza sobre otro imn dado que cada uno de ellos es una fuente de campo electromagntico, impregnando todo el espacio pero hacindose ms dbil cuanto ms lejana es la distancia a la fuente. El campo no necesita de un medio en que apoyarse, y puede imaginarse como una perturbacin del vaco. Postular la existencia de tal campo, sujeto a las ecuaciones de onda, explica, de una forma unificada, todos los fenmenos asociados a la electricidad y magnetismo en un punto. La Teora de Campos de Electromagnetismo Clsica colapsa a distancias muy cortas, o en presencia de campos muy fuertes. Esto hace necesario asumir que este campo no es solo un nmero en cada punto del espacio y tiempo, sino un operador cuntico, que tiene propiedades matemticas definidas pero bastante complicadas. El campo cuntico se reduce al clsico bajo las circunstancias habituales, pero



difiere notablemente de este en algunos regmenes de distancia o energa. En la Teora Cuntica, un campo no es solo algo asociado a ondas, sino tambin relacionado con las partculas por virtud de la bien conocida dualidad onda-partculas. Una partcula elemental es un tipo de excitacin coherente de un campo cuntico. As pues, el campo electromagntico debe ser asociado a una partcula fundamental que se encuentre en la naturaleza. De hecho, tal partcula existe y se le conoce como "fotn". Una imagen intuitiva de una interaccin electromagntica, como es descrita por la Teora Cuntica, es que el cuanto del campo es intercambiado entre los objetos que interactan. As pues, un par de imanes, cuando se aproximan el uno al otro, intercambian fotones, y es este intercambio el que conduce la fuerza entre ellos. Se podra decir que la existencia del fotn est predicha por la existencia de interacciones electromagnticas cunticas. Extraordinariamente, todas las interacciones que se necesitan para explicar la Qumica (y, hasta donde conocemos, la Biologa) son electromagnticas por naturaleza. Los tomos interactan electromagnticamente para formar molculas y compuestos. En cierto sentido, por tanto, podramos afirmar que el electromagnetismo (el cual est correctamente descrito por la Teora de Campos Cunticos) es una Teora Unificada de la Qumica". Esto no reduce de ninguna manera la importancia de la investigacin qumica! A veces, la Teora Unificada subyacente no es la herramienta ms prctica para responder a las preguntas que los qumicos quieren hacer. Pero an as es profundamente satisfactorio estar seguros de que el electromagnetismo es la teora completa que en



principio subyace y unifica todos los fenmenos qumicos. Tendremos ms que decir sobre la idea de Teora Unificada en lo que sigue. Como el electromagnetismo, cada interaccin fundamental debe tener su propia partcula intermediaria. Precisamente las tres otras clases de interacciones fundamentales que conocemos. Una de ellas es la familiar fuerza gravitatoria, mientras que las otras dos son fuerzas nucleares que solo fueron descubiertas en este siglo (N. del T: Referido al Siglo XX, el artculo es de 1999): las fuerzas "nuclear fuerte" y la nuclear dbil. La primera es, en particular, responsable de mantener unidos a los protones y neutrones que conforman el ncleo de un tomo, mientras que la siguiente es una fuerza totalmente distinta y da lugar a fenmenos como la descomposicin atmica. La fuerza dbil es la nica que viola la simetra izquierda-derecha o paridad. La gravitacin, como el electromagnetismo, es una fuerza de largo alcance, esta es la razn por la que se conocen desde hace tiempo. Las dos fuerzas nucleares dbiles son de corto alcance, y, por tanto, no son observadas comnmente a las escalas cotidianas. Por tanto, podemos preguntar cul es la partcula elemental asociada a cada una de estas interacciones. Para la gravitacin, asociamos el gravitn, una partcula que no ha sido observada directamente pero que se piensa que existe. Para la fuerza nuclear fuerte asociamos un conjunto de partculas llamadas "gluones" debido a sus propiedades de unin similares al pegamento (N del T: De glue, pegamento en ingls), y para la fuerza nuclear dbil asociamos otro conjunto de partculas llamadas bosones W y Z. Hay pruebas



de peso para la existencia de gluones, mientras que los bosones W y Z producidos en los aceleradores se han observado directamente. Segn esto, tenemos entonces un resumen de todas las fuerzas fundamentales y los portadores de esta fuerza conocidos o que creemos que existen hoy da (ver Tabla 1).

Fuerza Alcance Partcula Intermediaria

Espn

Gravitacin Largo Gravitn 2

Electromagnetismo Largo Fotn 1

Fuerza nuclear dbil Corto Bosones W+, W- y Z 1

Fuerza nuclear fuerte

Corto Gluones 1

Tabla 1: Las fuerzas fundamentales y sus portadores

Claramente esta no es toda la historia de las partculas fundamentales. Las partculas como los electrones y los neutrinos experimentan una o ms de las fuerzas descritas ms arriba, pero no son en s mismas portadoras. Se piensa en ellas como partculas materiales (aunque fotones y gluones no son verdaderamente inmateriales). Las partculas materiales son usualmente los fermiones partculas con un momento angular intrnseco (espn) que es semientero en las unidades adecuadas. Los portadores de las fuerzas como los fotones y gravitones son bosones, partculas que portan un espn entero. De hecho, todos los portadores de fuerzas excepto el gravitn tienen espn 1 en unidades de la constante de Planck, mientras que el gravitn tiene espn 2. Esta curiosa



diferencia entre el gravitn y otros portadores de fuerzas es de alguna forma el responsable de la importancia de la Teora de Cuerdas, como veremos pronto. La Teora de Campos Cunticos, entonces, es un marco de trabajo matemtico para describir las interacciones entre los portadores de fuerzas y las partculas materiales. En este dominio de aplicabilidad, ha habido un rotundo xito. Los procesos de dispersin que tienen lugar cuando un electrn choca con otro, por ejemplo, puede ser descrito con gran precisin usando este marco de trabajo. Estamos tratando con algo completamente bsico, una interaccin entre partculas indivisibles debido a fuerzas fundamentales que no tienen un origen ms profundo hasta donde conocemos. Algunas dificultades a lo largo del camino Hay dos problemas en esta historia, uno aparentemente esttico y otro aparentemente tcnico. Pero como todas las autnticas dificultades encontradas en la historia de la investigacin cientfica, estas parecen apuntar un camino hacia un futuro que es una extensin espectacularmente rica del presente. La dificultad esttica es casi obvia incluso para una persona comn. En una teora fundamental con ninguna explicacin ms profunda, por qu debera haber tal cantidad de fuerzas fundamentales y partculas materiales? Electrones, muones, neutrinos, quarks, bosones W, gluones, gravitones... la lista es bastante larga y la coleccin completa de partculas empieza a parecerse a un zoo. Esto es inquietante si se supone que estas partculas son los ltimos constituyentes de la materia. La dificultad tcnica es ms difcil de explicar, pero tiene su raz



en un simple hecho. La descripcin matemtica de las partculas de espn 1, aunque extremadamente intrincado, es por ahora bastante bien conocida gracias al ingenioso trabajo de los fsicos de los aos 60 y 70. A nivel clsico, comenz con la famosa ecuacin de Maxwell para el electromagnetismo, y su generalizacin en 1954 debido a Yang y Mills. (Juntas, todas estas teoras son a veces llamadas Teoras Gauge"). La correspondiente Teora Cuntica fue formulada para el electromagnetismo por Feynman, Schwinger y Tomonaga en los aos 40, y para la generalizacin de Yang-Mills por 't Hooft y Veltman en los aos 70. (Estos logros son puntos de referencia: Feynman et. al. recibieron el Premio Nobel en 1965, mientras que 't Hooft y Veltman fueron galardonados con el Premio Nobel en Octubre de 1999, incluso cuando este artculo estaba siendo terminado). El electromagnetismo cuntico describe el fotn y su interaccin con partculas cargadas, mientras que la Teora Cuntica de Yang-Mills describe los bosones W y Z y los gluones (los portadores de las fuerzas nucleares fuerte y dbil) y sus interacciones. La combinacin de todas estas teoras conforman una nica teora mayor llamada el Modelo Estndar de interaccin de partculas, el cual es una Teora Cuntica Gauge. Es ms, el Modelo Estndar predeca la existencia de bosones W y Z antes de que se encontrasen. Tambin predice una partcula llamada bosn de Higgs que an no ha sido descubierta. El lector habr notado que el Modelo Estndar, como describimos arriba, no incluye al gravitn y sus interacciones. Esto es debido a que el gravitn, por tener espn 2, no est descrito por una Teora Gauge. De hecho, sabemos cul es la



teora clsica correspondiente a la interaccin gravitatoria: es la legendaria Teora de la Relatividad General de Einstein. La dificultad tcnica es que no tenemos una Teora Cuntica correspondiente. A pesar de nuestro xito con las partculas de espn 1 (expresadas en Teoras Gauge), hasta la fecha todos los intentos por formular una Teora Cuntica para partculas de espn 2 en la misma lnea han fallado. Si una teora fundamental de todas las interacciones podra ser conocida como Teora del Todo, entonces el Modelo Estndar es una altamente exitosa y experimentalmente comprobada teora de tres cuartos del todo (dado que incorpora tres de las cuatro interacciones fundamentales). Aunque esto es impresionante, significa que el Modelo Estndar no es, claramente, la teora final. La razn por la que el Modelo Estndar es til a pesar de la ausencia de gravedad es que la fuerza de las interacciones gravitatorias depende de las masas de los cuerpos gravitatorios involucrados. Para partculas elementales, la fuerza gravitatoria entre ellas es tan pequea que no se puede apreciar por observacin directa. De aqu que sea despreciable para efectos prcticos, y nuestra ignorancia de una Teora Cuntica de la Gravedad no es un impedimento para verificar el Modelo Estndar por comparacin con experimentos. No obstante, sin gravedad el Modelo Estndar est seriamente incompleto. Aqu es donde la Teora de Cuerdas aparece en escena. Tres Intentos de Unificacin



Antes de comenzar con la Teora de Cuerdas, es til recordar tres direcciones en las aument el descontento esttico al tener tantas fuerzas y partculas fundamentales. La idea de Kaluza-Klein El primero de ellos, que data de principios de este siglo, parece haber sido un adelantado a su tiempo, tanto en el anlisis del problema como en la audacia de la solucin. En los aos 20, los fsicos Th. Kaluza y Oskar Klein observaron de forma independiente que la gravitacin y el electromagnetismo (las nicas dos fuerzas fundamentales que se conocan en aquel tiempo!) eran, en cierto sentido, una misma cosa. Sentan que sera mucho ms agradable si ambas fuerzas pudieran ser derivadas de un nico origen comn. En la propuesta de Kaluza-Klein, el espacio tiene dimensiones extra ms all de las que observamos habitualmente. El ejemplo ms simple es asumir cuatro dimensiones espaciales en total. Sin embargo, una de estas cuatro dimensiones no se extiende de forma infinita, por tanto podemos atravesarla y experimentarla, pero est curvada sobre s misma. Esto es similar a un bastn, sobre el cual un insecto estara restringido a moverse solo en una direccin (a lo largo del bastn) y no descubrira que el bastn tiene una finita, aunque pequea, anchura que constituye una dimensin independiente (dos dimensiones) de su mundo (Figura 1).



Figura 1: Una superficie bidimensional (a la izquierda) parece una superficie unidimensional cuando su radio es pequeo (a la derecha). Kaluza y Klein propusieron entonces que en este mundo de cuatro dimensiones espaciales, solo hay gravitacin y no electromagnetismo. Un sencillo clculo revela que cuando una de las cuatro dimensiones espaciales est curvada, la partcula de espn 2 (gravitn) en las cuatro dimensiones espaciales, efectivamente, se divide en una partcula de espn 2 y una partcula de espn 1 en tres dimensiones espaciales. Adems, estas partculas satisfacen la ecuacin adecuada que describe la gravitacin y el electromagnetismo en el mundo fsico.

La propuesta de Kaluza-Klein, de que una o ms dimensiones espaciales estn compactificadas, permaneci como una curiosidad durante varias dcadas. Su propuesta solo proporcionaba un marco de trabajo clsico en el cual la gravedad de Einstein y el electromagnetismo de Maxwell tenan un origen comn (esto no era error suyo, la Teora de Campos Cunticos an no se haba inventado en esta poca!). La dificultad en implementarla seriamente vena del hecho de que, a pesar de los intentos, ninguna Teora Cuntica poda



ser asociada a esta idea. Como mencionamos previamente, no se tena un conocimiento consistente con la Teora Cuntica de la Gravedad en tres dimensiones espaciales, por lo que acudiendo a mayores dimensiones la dificultad en construir tal teora era incluso mayor. Sin embargo, como veremos, en el contexto de la Teora de Cuerdas las dificultades desaparecen, y no es imposible trabajar tanto con la Gravedad Cuntica como las dimensiones. Gran Unificacin. Una direccin distinta de investigacin, iniciada en los aos 70, era la propuesta de que al menos las tres fuerzas fundamentales asociadas al Modelo Estndar podran ser unificadas en una nica fuerza a escalas de alta energa. Esta propuesta, apodada, Gran Unificacin, hizo uso del hecho de que el electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y dbil parecan elevarse de una estructura matemtica comn, las Teoras de "Yang-Mills". Podra haber una nica teora de la cual estas tres fuerzas fuesen meramente distintas manifestaciones?

Esta propuesta ignor la gravedad en su mayor parte, por lo que no era una propuesta tan ambiciosa como el intento de Kaluza-Klein, pero hizo algunos progresos sin supuestos radicales como dimensiones espaciales ocultas. Explot una propiedad bsica de las Teoras de Campo Cuntico: su manifestacin fsica depende fuertemente de la escala de energa de las partculas que las involucran. A energas muy altas, parece aparecer una teora que describe un conjunto de partculas con un conjunto de simetras, mientras que a bajas energas las partculas y simetras pueden cambiar



drsticamente. En particular, las simetras que se representan a escalas de alta energa pueden romperse a bajas energas.

De estar forma, la Gran Unificacin postula que a altas energas hay una nica fuerza gauge, mediada por una familia de partculas fundamentales. Estas partculas estara relacionadas unas con otras por la simetra gauge que se manifiesta a estas energas. Cuando bajamos en la escala de energa, esta simetra se rompe y la nica fuerza gauge se divide en tres fuerzas distintas: la electromagntica, la dbil y la fuerte. A la inversa, yendo hacia arriba en la energa, las tres fuerzas (las cuales tienen distinta intensidad) tienden a unificarse gradualmente, hasta una escala particular en la que tienen la misma intensidad y pueden ser adscritas a un origen comn.

En efecto, una variante de este mecanismo opera en el Modelo Estndar, donde las interacciones electromagntica y dbil se unifican de esta forma. Por encima de cierta energa se combinan en una nica fuerza llamada fuerza electro-dbil. La Gran Unificacin extrapola esta idea, pero la energa a la que la unificacin tiene lugar es muy alta, unos 10 rdenes de magnitud mayor que las energas ms altas accesibles hoy da en los aceleradores.

La Gran Unificacin tambin tiene sus dificultades. Extrapolar una teora a escalas de energa muy altas tiene el problema a veces llamado problema jerrquico. Este puede enunciarse aproximadamente como sigue: si varias fuerzas en una teora se unifican a una escala de energa muy alta, entonces esta escala de energa natural es mucho ms alta que las masas



de las partculas elementales comunes tales como electrones y quarks. En tal situacin, uno tiene que explicar por qu estas partculas son mucho ms ligeras que la escala de energa natural de la teora (como mencionamos, la discrepancia es de unos 10 rdenes de magnitud!). Este problema podra no parecer muy serio para el profano, pero los profesionales de la Teora de Campos Cunticos creen que una jerarqua no natural escalas de energa dispares en una teora es un signo de alguna seria inconsistencia. Supersimetra Una direccin completamente distinta de investigacin la cul apunt a una reduccin de la misteriosa multiplicidad de las partculas elementales, fue la propuesta a principios de los aos 70 de una nueva forma de simetra llamada supersimetra. Esta es una transformacin matemtica que relaciona partculas de espn entero (bosones) con partculas de espn semientero (fermiones).

Como vimos ms arriba, los bosones tienden a ser mediadores de las fuerzas fundamentales, mientras que los fermiones construyen la materia que experimenta estas fuerzas. Con la supersimetra, se esperaba que los bosones y fermiones, por primera vez, se uniesen de forma fundamental. Esto tal vez hara posible comenzar con unas pocas fuerzas fundamentales y sus partculas asociadas, y entonces, asumiendo la supersimetra, derivar la existencia de las partculas restantes.

Desafortunadamente, analizando las matemticas, qued claro muy pronto que las partculas elementales conocidas no eran definitivamente compaeras unas de otras bajo



supersimetra. Como la compactificacin de Kaluza-Klein y la Gran Unificacin, la supersimetra pareca ser una idea problemtica. Como resultado, de forma sorprendente, la supersimetra se convirti de una idea errnea en un potencial xito cuando se tuvo en cuenta que poda reparar la deficiencia de la Gran Unificacin. En lugar de asumir que la supersimetra relaciona los bosones y fermiones conocidos unos con otros, se puede hacer la (aparentemente intil) suposicin de que la supersimetra relaciona los bosones y fermiones conocidos con fermiones y bosones desconocidos en el presente! Esto duplica inmediatamente el nmero de partculas en el zoo, y tambin requiere que expliquemos por qu la otra mitad an no ha sido observada. Y an as, hay una tremenda ganancia de potencial con esta idea. Las partculas emparejadas por la supersimetra deben tener la misma masa. Dado que las partculas conocidas no se producen en pares de la misma masa, la supersimetra debe romperse a cierta escala de energa. Por encima de esta escala de energa, la supersimetra se manifestara pero bajo ella no lo hara. Como resultado, los super-compaeros seran observados solo en aceleradores que funcionen por encima de la escala de energa a la cual se manifiesta la supersimetra. Combinando supersimetra y Gran Unificacin, se puede hacer una teora en la cual la ruptura de la simetra de la Gran Unificacin tiene lugar normalmente a energas muy altas, pero la ruptura de la supersimetra tiene lugar a energas considerablemente ms bajas, justo por encima de las energas a la que operan los aceleradores actuales. En esta situacin resulta que la supersimetra resuelve el problema



jerrquico: en las Teoras Unificadas Supersimtricas de este tipo, es natural que algunas partculas sean ms ligeras incluso aunque la escala de energa natural sea muy alta. As pues, la supersimetra y la Gran Unificacin co-existen mejor juntas que por separado.

Hay adems un aadido: la unificacin de un par de constantes a una escala de alta energa, que discutimos ms arriba, en verdad no tiene lugar sin supersimetra. Hay tres intensidades acopladas en el Modelo Estndar (correspondientes a las tres fuerzas que unifica), y con la precisin actual ha surgido que no hay una nica energa a la cual se hagan iguales. Sin embargo, incorporando la supersimetra en el Modelo Estndar cambia el rango al cual los acoplamientos varan con la energa. En la Teora Supersimtrica, los acoplamientos en realidad se unifican en un nico punto. Esta es una notable razn adicional, independiente del problema jerrquico, para incorporar la supersimetra en una Teora Unificada.

Hoy, incluso si se ignora la Teora de Cuerdas, las ideas gemelas de supersimetra y Gran Unificacin estn muy vivas y son el tema de intensas investigaciones tericas y experimentales. Sin embargo, tales modelos sufren varias limitaciones, y no incluyen la cuarta y ms familiar fuerza, la gravitacin.



Por Ariadne GALLARDO FIGUEROA

Teora de cuerdas, Big-Bang y Agujeros Negros

(Ariadne GALLARDO FIGUEROA es Comunicadora Social especializada en entrevistas sobre Ciencia y Tecnologa) A manera de introduccin comentar que en la bsqueda de respuestas por parte de los investigadores a los cuales me acerqu para desarrollar este trabajo, de pronto descubr que cada uno de ellos maneja lo que de forma coloquial definira como parcelas cognitivas, donde defienden su postura como acadmicos e investigadores y, al mismo tiempo visualic ese sano espritu de competencia que los impulsa a defender su visin del mundo.



Debo admitir que hablar de teora de cuerdas me coloca en una posicin difcil siendo comunicadora social y ante lo sinuoso de la experiencia me debato entre una serie de preocupaciones y dudas: Reconozco que el material que les ofrezco podra no ser lo suficientemente explicativo para su divulgacin, ni tampoco es una entrevista propiamente, empero, en aras de mi propia bsqueda, me encamino por un sendero que habitualmente no pisamos los estudiosos de las ciencias sociales. En realidad estoy intentando buscar el cauce por el cual interacta la TC con la realidad, como por ejemplo en su relacin con el cosmos, en su vinculo con la praxis donde an no es posible dar una explicacin tangible y, que sin embargo, no deja de colocarse como una teora que se estudia y que con el paso de los aos se convertira en el mvil de una nueva dinmica de la fsica. Eso trato de expresar, espero lograrlo, pese a reconocer que hay desconcierto por parte de algunos fsicos ante la endeble respuesta que esta teora expresa. Por ejemplo saber que las dimensiones que se manejan en la TC, no son aplicables en la realidad tangible, pero son y perviven en los estudiosos de la TC y TSC. Para algunos fsicos, la seriedad de las cuerdas, no es relevante ya que para ciertos investigadores, toda teora debe contar con su correspondiente verificacin en la praxis, de otra forma NO EXISTE. Eso me preocupa e intento ocuparme en darle un cauce, el cual no se s lograr expresar a manera de enfoque divulgativo. Pero voy con entusiasmo esperando que logre captar la atencin de los lectores de esta pgina virtual:



Con afn de seguir analizando el interesante tema de la teora de cuerdas le un artculo del fsico Garca Compean titulado Fenomenologa de la teora de cuerdas, http://www.hemerodigital.unam.mx/ANUIES/ipn/arte_ciencia_cultura/sep-oct96/art7/sec_5.html del cual surgen cuatro interrogantes con las que elaboro este artculo que espero resulte de inters. Uno de sus argumentos me lleva al primer cuestionamiento: De qu forma se puede demostrar matemticamente una serie de conjeturas que expliquen de manera natural la TC? Al respecto el propio Garca Compen me responde: La teora de supercuerdas ya ha avanzado mucho en este tiempo. Elegir ese trabajo sobre TC quizs no fue una eleccin muy afortunada. Tambin creo que si alguien no tiene el texto de la fuente original, hacer referencia a este, que no se tiene, ni ha ledo es muy complicado -esto lo seala pues es verdad que a los fsicos que dirig la pregunta no les envi el texto, que ahora coloco para el pblico de Casanchi, por considerar acertada la crtica constructiva del Dr. Garca Compen- Reconozco que su crtica a mi procedimiento para elaborar el artculo es vlida, sin embargo le respondo: Bien esto no sucedi puesto que las preguntas surgieron a partir de su texto y creo que sus argumentos marcan un precedente, en lo particular me parecen planteamientos que dan pie para abundar en dicho proceso de la TC. Entonces, dirijo mis palabras al fsico Juan Martn Maldacena de la Universidad de Princeton, en principio l destaca con relacin a la pregunta planteada: No entiendo bien la pregunta, lo que le puedo asegurar es que s hay conjeturas matemticas se debe probar usando los



mtodos de la matemtica. Para decidir si la teora de las cuerdas describe la naturaleza hay que encontrar algn experimento cuyo resultado dependa de la teora de las cuerdas. Todava no se ha hecho ningn experimento de este tipo. En una referencia de Albert Einstein, me encuentro con algo valioso: Casi cualquier teora es buena si se logra identificar sus elementos matemticos con propiedades fsicas. En otra parte de su texto, Garca Compen nos dice: La coincidencia o relacin entre distintas estructuras matemticas, de las que ni se sospechaba su existencia, han servido de motor e inspiracin para algunos matemticos y se basan en la TC. Por lo cual pregunto: Cmo podemos explicarnos esto? El fsico argentino Juan Martn Maldacena dice: Muchas veces en la historia los fsicos descubrieron estructuras matemticas inspirados por los problemas de la fsica. La teora de las cuerdas es solo un ejemplo. Se explica notando que los matemticos no se haban interesado en este tipo de problemas y no haban encontrado estas estructuras. Cules referencias haran plantearse a Garca Compen el argumento siguiente: nadie sabe cuntas revoluciones sean necesarias para hacer de la TC una teora fsica de unificacin? Unas cuantas ms. El planteamiento de Juan Maldecena me pareci sumamente lacnico, sin embargo, recibo esta respuesta por parte del fsico del Cinvestav, Mxico, Garca Compen:



La respuesta de Maldacena, ''Unas cuantas mas...'' tiene mucho sentido, Realmente nadie sabe cuntas mas, as que es muy difcil decir otra cosa. Tambin dirig mi pregunta al fsico Shahen Hacyan, profesor investigador del Instituto de Fsica de la UNAM, quien abund sobre el asunto con el siguiente argumento: Las teoras se aceptan o refutan, segn s se comprueban, o no, sus predicciones. El problema con la teora de supercuerdas es que sus predicciones quedan por completo fuera de cualquier confirmacin, no sabra a qu revolucin se refiere el fsico Hctor Hugo Garca Compen. En tal sentido la respuesta de Hugo Garca Compen es muy reveladora y analtica, leamos: Plantear esa pregunta a alguien fuera del rea de la supercuerdas, como es el caso del Profesor Hacyan, considero que es difcil, si no se explica el contexto. Maldacena entiende esa pregunta claramente pero no necesariamente otra persona que no trabaje en la teora de cuerdas (o supercuerdas). Para un ''cuerdero'', una ''revolucin'' de la teora quiere decir un periodo de tiempo en donde se hacen descubrimientos muy importantes (y excitantes) que ayudan a entender la estructura de la teora de cuerdas. En ciencia la palabra ''revolucin'' significa otra cosa, como por ejemplo, el descubrimiento de la mecnica cuntica o la relatividad general, una verdadera revolucin fsica. Me parece que la palabra revolucin en el sentido de las cuerdas es un poco exagerada. No tienen el mismo significado, por eso, Hacyan no la entendi, o valor en el sentido que yo la entendera, se espera (para los 'pocos o



muchos fsicos' que trabajan en ella) que la teora de cuerdas misma sea en si, una revolucin cientfica. Por ltimo la cuarta pregunta es: Advierto que ahora elaborar una interrogante que no corresponde a la visin de una cientfica, sino al pensamiento de una comunicadora social, considero vital aclararlo para no incurrir en descrdito, por tanto me atrevo y pregunto: La TC, podra ser la punta de lanza para reconocer en el universo el campo de accin donde los acontecimientos estelares marquen una diferencia o delineen una direccin para reconocer hasta donde nuestro futuro como humanidad se puede preservar en este u otros sistemas solares? Garca Compen me expresa: Como dice Maldacena, la teora solo es relevante al describir la fsica del big-bang (el universo en sus orgenes). En la actualidad, la fsica descubierta tres siglos antes (la fsica de ''todos los das'') descubierta por Newton, Maxwell, etc., es la relevante. As que no creo que tenga que ver con nuestro futuro como humanidad. Tal vez, si la TC fuera correcta (cosa que aun no sabemos), podamos eventualmente reconocer que la descripcin de las leyes de la naturaleza es matemticamente bella y que la naturaleza puede ser entendible de manera sencilla. Contino con mi atrevido cuestionamiento: Al momento de decidir que necesitamos conquistar otros planetas para preservar la vida, podramos guiarnos en las predicciones de las posibles explosiones de supernovas y probables hoyos negros, para modificar el rumbo? En respuesta coloco el comentario del profesor Shahen Hacyan: los fsicos que trabajan en teora de cuerdas, esperan



describir con ellas la gravedad cuntica. Ms recientemente hicieron clculos concretos que describen aspectos cunticos de agujeros negros. Abriendo una pequea pausa para explicar lo destacado por Hacyan, donde el trmino supercuerdas se introduce en el texto, me dirijo a uno de los artculos de Juan Maldecena en esta pgina Web, titulado: Agujeros negros, cuerdas y realidad cuntica, donde encuentro sealamientos de sumo inters, por ejemplo: Comprender estos espacios-tiempo nos llevara a la resolucin de la singularidad del big bang y podra explicar el principio del universo. Una de las lecciones del problema de los agujeros negros es que es bueno utilizar otra descripcin donde el espacio tiempo surge de manera dinmica, como una aproximacin. La singularidad de agujeros negros es similar en algunos aspectos a la singularidad del big bang. As que la mejor comprensin de agujeros negros probablemente conducira a la mejor comprensin de la cosmologa Esto me lleva a reflexionar junto al Dr. Maldacena, respecto a los agujeros negros, puesto que hay muchsimas especulaciones al respecto y sin duda no se les puede observar a todos por igual, ya que intervienen factores diversos como seala Michael Bietenholz de la Universidad de York en Toronto, al referirse al colapso de una supernova, que se convertira en agujero negro: El fsico Shahen, explica de las supernovas lo siguiente para poder entrar en materia: Las estrellas mucho ms masivas que el Sol, explotan como supernovas, desparramando su material por el espacio; en el lugar de la explosin solo queda un ncleo peln de la



estrella, el cual se vuelve una estrella de neutrones (neutrnica). S la masa de sta es superior a unos 1.7 veces la del sol, sigue comprimindose por su propia fuerza de gravedad hasta convertirse en un hoyo negro. En tal sentido Michael Bietenholz, seala: Si el ncleo termina con una masa de menos de 1,4 veces la del Sol, permanecer estable como una estrella neutrnica, dice. Si la masa del ncleo es mayor, continuar colapsando hasta convertirse en un agujero negro, y este colapso suceder en una fraccin de segundo. Y por ltimo interrogo, qu tan dinmica podra ser la TC para explicar fenmenos tales, ya que el propio Maldacena considera que el poder entender el Big Bang, se posibilita con dicho conocimiento? La teora de cuerdas solo trata de explicar el origen del Big Bang, - reitera Maldacena en su artculo y su contestacin a mi interrogante- Para explicar los fenmenos de la vida ordinaria basta la qumica, etc. No es necesaria la teora de las cuerdas. Retorno entonces a sus comentarios vertidos en el artculo mencionado aqu en Casanchi, donde concluye de esta forma: Desgraciadamente no tenemos experimentos que nos guen. Sin embargo, tenemos la esperanza que una vez encontrada la solucin, esta teora ser la ms correcta que describir la naturaleza. El problema es ms complejo, ha tomado ms de 20 aos, con mucha gente trabajado en este tema, llegar hasta donde nos encontramos hoy. Se ha progresado mucho, pero an hay mucho trabajo por hacer. Voy ahora al documento escrito en un rotativo nacional mexicano Reforma del fsico Shahen Hacyan, que nos habla de



la teora madre, con afn de comprender un poco ms qu significa ese trabajo de ms de 20 aos en la TC y sus derivaciones : La teora M (hay varias versiones sobre el significado de la letra M: Madre de todas las teoras, Membrana, etc.). La teora M describe un mundo de once dimensiones en el que los elementos fundamentales ya no son supercuerdas sino branas; generalizaciones a mltiples dimensiones de las membranas bidimensionales de nuestro pedestre espacio de tres dimensiones. Las supercuerdas seran, en realidad, los bordes decadimensionales de unas branas de once dimensiones. Tal como una lnea (unidimensional) es el borde una hoja de papel (bidimensional). No hay duda de que la teora de las supercuerdas y su nueva versin, la teora M, han revelado una estructura de una enorme complejidad y riqueza en el mundo de las matemticas. Tiene esa estructura alguna similitud con el mundo real? Es an muy pronto para saberlo. Los clculos son tan complejos que es tcnicamente imposible predecir algo cuantitativo y concreto como, por ejemplo, la masa de una partcula elemental. Hasta ahora, la teora slo ha hecho predicciones muy generales y su confirmacin experimental est por completo fuera de las posibilidades de un laboratorio terrestre. Por su parte Shanen Hacyan, me hace algunas aclaraciones de sumo inters respecto a la TC y su punto de vista respecto a las supercuerdas Antes que nada djeme aclarar algo importante: hay una pequea minora de fsicos que cree que la teora de supercuerdas (no cuerdas a secas) va a resolver los problemas



ms bsicos de la fsica. En cambio, la mayora de los fsicos piensa que esa teora es una curiosidad matemtica, muy ingeniosa, muy compleja, pero que tiene poco o nada que ver con el mundo real. Obviamente Maldacena pertenece a la primera categora. Me acerco a uno de los artculos del fsico armenio que radica en Mxico desde 1958, an siendo un nio, me refiero desde luego a Shahen Hacyan, donde podemos notar parte de los comentarios que les haca a manera de introduccin en este trabajo, no todo lo que brilla es oro, sin embargo hay gente trabajando en el tema y preocupara por l, me sumo, pese a no ser fsica, el tema es intrigante y apasionante a la vez: La teora de las cuerdas sonaba muy bien. Pero no todas las ideas bellas corresponden a algo real. Ya en la prctica, esta teora se top con varias inconsistencias y problemas tcnicos que la hicieron caer en el olvido... por unos aos. En los aos setenta, algunos fsicos tericos volvieron a las cuerdas con nuevas ideas. Vieron que era posible darles la vuelta a los viejos problemas y construir una nueva teora, matemticamente consistente, a condicin de aadir dos elementos fundamentales. El primero tiene que ver con una simetra entre las dos clases fundamentales de partculas subatmicas: las partculas de la materia y las partculas que producen las fuerzas de interaccin entre la materia. El nombre tcnico de esta simetra es supersimetra, de donde surge lo de supercuerdas. El segundo ingrediente novedoso es el hecho de que las supercuerdas existen en un espacio de diez dimensiones, en lugar de nuestro espacio comn de tres dimensiones al cual le



podemos aadir el tiempo como una cuarta dimensin. Pero, si nuestro un espacio-tiempo es de cuatro dimensiones, dnde estn las otras seis dimensiones del mundo de las supercuerdas? Segn esta teora, se trata de dimensiones enrolladas sobre s mismas, imperceptibles a gran escala. Sera, por ejemplo, como la superficie de una manguera, que es un espacio de dos dimensiones (tiene largo y circunferencia), pero, visto desde lejos, parece una lnea con una sola dimensin: su largo. En el caso del espacio de las supercuerdas, las dimensiones adicionales se enrollaran sobre distancias que son billones de veces ms pequeas que un tomo. Por ello, seran imperceptibles. Vuelvo a reflexionar en torno a mi preocupacin futurista: Sin duda alguna reconocer la existencia del big bang explicara una serie de interrogantes fantsticas sobre el origen de la vida, al poder ampliar el rango del espacio tiempo y percibir lo que la realidad convencional no mide, podra ser una de las posibilidades para habilitar a la teora de cuerdas, pero el espacio es infinito y la vida en el cosmos es impredecible. En fin, con mi nutrida imaginacin especulo sobre un detalle que sera valioso para los cientficos del futuro que se preparan en el presente, donde se le diera un nombre especfico a ese lugar donde se encontrara nuestro posible final, no podra decir s estoy hablando de la ltima frontera, pero s de un nuevo hogar planetario; pero, s un agujero negro o supernova colisionara con la vida tal como la conocemos, cmo poder predecir, o acelerar nuestros pasos hacia la bsqueda de un nuevo espacio habitable?, cmo saber incluso s antes de que nuestro sol se convierta una



enana blanca, podremos rescatar a nuestra civilizacin?, ser que la TC podra dar respuesta o simplemente dicho terreno no sera de su competencia? Y, por ltimo, acaso, La posibilidad para poder reconocer a tiempo a una supernova, creadora de un posible agujero negro que estuviera cerca de nuestro sistema solar, es factible? Bueno - me responde el fsico Shahen- creo que la respuesta de Maldacena es esencialmente correcta y honesta, la teora supercuerdas trata de encontrar una descripcin unificada de las interacciones fundamentales de la naturaleza, nada ms. De lograr algo as, se podra entender mejor el big bang, (s es que existi). La supernovas y la formacin de hoyos negros, son fenmenos que se explican con la fsica ya conocida y comprobada, (Esencialmente fsica nuclear y relatividad general) no se necesita de las supercuerdas para entenderlas. En promedio hay una supernova por siglo en una galaxia como la nuestra, la ltima fue en el siglo XVII, as que ya nos debera tocar una, claro que se reconocera y sera un espectculo muy bello. Me percato que no visualiza con temor este evento el fsico Shahen y, en parte me responde respecto a que la TC no se programara para prevenir implosiones planetarias. Ahora los invito a acompaarme a la pgina virtual Astroseti que dice en el envo hecho por Heber Rizzo, fechado: 2004-06-11. Hace 20 aos, los astrnomos observaron la explosin de una supernova, y el subsiguiente colapso de sus restos. Hoy, quizs puedan ser testigos del nacimiento de un extrao



descendiente. Unos astrnomos asombrados observaron a travs de una aparente fisura en la burbuja en expansin de una estrella que haba explotado, para atisbar lo que podra ser el agujero negro ms joven jams detectado. Es lo ms cercano a que han llegado los investigadores de ser testigos del nacimiento de un agujero negro, a partir del estallido hace dos dcadas hasta la reciente aparicin de un objeto denso en medio de la catica escena. El objeto podra ser una estrella neutrnica, en lugar de un agujero negro. Los cientficos esperan averiguarlo con la continuacin de sus observaciones, dijeron el pasado jueves 10 de junio de 2004 Es menester hacer una pauta para referir un dato de sumo inters vertido en una de sus misivas del fsico Shahen quien me dijo: La supernova a la que se refiere, fue vista en 1987, y ocurri en la Nube de Magallanes, una pequea galaxia satlite de la nuestra que se encuentra a 160 mil aos luz de distancia. Entonces, continuamos con los datos de Astroseti: Otros equipos han registrado muchas explosiones estelares, llamadas supernovas. Y han descubierto muchos candidatos a agujeros negros, que eran presumiblemente el resultado de supernovas previas. Pero nadie ha confirmado tan fuertemente la conexin. Es la primera vez que hemos visto cuando suceda, dijo Michael Bietenholz: Nunca habamos visto a una supernova dejar tras de s a un agujero negro, y las nica supernovas que hemos observado dejar detrs de ellas a estrellas neutrnicas tienen varios centenares de aos de edad, o ms, y solamente las conocemos por los registros histricos.



Entonces, las capas exteriores de la estrella fueron lanzadas al espacio, generando una clsica explosin supernova que fue detectada por primera vez en 1986. No se sabe exactamente lo que sucedi despus. La masa inicial de la estrella es desconocida, as que hay una probabilidad aproximadamente igual de que el objeto central resultante sea una estrella neutrnica o un agujero negro. Cualquier objeto denso generara campos magnticos muy intensos, creando partculas cargadas que habran permitido que los investigadores lo detectaran. Las capas externas de la estrella se lanzaron hacia el espacio a una velocidad inicial de unos 20.000 kilmetros por segundo. La expansin contina desde entonces, pero se ha enlentecido. En este punto me asusta la posibilidad de que una supernova estallara en las cercanas de nuestro sistema planetario solar, habr forma de saber que tan cerca hay una estrella con posibilidades a futuro de ser supernova? El espectculo sera muy bello, no lo dudo como dicen el cientfico Shahen, pero el peligro, y su magnitud, totalmente desconocido. En uno de sus artculos titulado: Por qu explotan las estrellas?, el fsico de origen armenio Shahen, seala algo impresionante: En las estrellas mucho ms masivas que el Sol, llega un momento en que el ncleo central no puede aguantar ms su propia gravedad y se colapsa. Se produce entonces una implosin seguida de una explosin que genera una onda de choque -tal como en las explosiones terrestres, pero a una escala muchsimo mayor-. La onda de choque tarda un par de horas en llegar a la superficie estelar, fusionando ncleos a su



paso, y toda la estrella explota como una bomba atmica, volvindose tan brillante como un billn de estrellas y desparramando t

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