Teoría de Cuerdas con 11 dimensiones: El secreto del universo

La teoría de cuerdas es una propuesta en física teórica que busca unificar todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza y explicar el comportamiento de las partículas subatómicas. Según esta teoría, las partículas fundamentales (como electrones, quarks, etc.) no son puntos sin dimensión, sino que son pequeñas cuerdas vibrantes. La forma en que estas cuerdas vibran determina las propiedades de las partículas, como su masa y su carga.

La teoría de cuerdas fue desarrollándose gracias a las contribuciones de varios físicos a lo largo de los años, comenzando en la década de 1960. Aunque no tiene un único autor, se puede identificar a algunas figuras clave y momentos importantes en su origen.

Autores y momentos destacados:

1. Gabriele Veneziano (1968): Fue el primero en establecer una conexión matemática que sentó las bases de la teoría de cuerdas. Desarrolló el modelo de Veneziano para explicar ciertos comportamientos de las partículas subatómicas. Este modelo, inspirado en la función beta de Euler, describía las interacciones fuertes de los hadrones (partículas formadas por quarks) y dio origen a la idea de las cuerdas como entidades físicas.

2. Leonard Susskind, Holger Bech Nielsen y Yoichiro Nambu (principios de los 70): Independientemente, interpretaron el modelo de Veneziano como la representación de cuerdas unidimensionales vibrando. Nambu y Susskind, en particular, jugaron un papel clave en desarrollar la idea de que las partículas subatómicas podían ser descritas como las vibraciones de estas cuerdas.

3. John Schwarz y Joël Scherk (1974):  Descubrieron que la teoría de cuerdas también podía incluir la gravedad. Este fue un momento crucial, ya que sugirieron que las cuerdas podían ser la clave para unificar todas las fuerzas fundamentales, incluyendo la gravedad cuántica.

4. Michael Green y John Schwarz (años 80): Trabajaron en resolver inconsistencias matemáticas en la teoría y demostraron que podía ser consistente con la supersimetría. Esto dio lugar a la teoría de supercuerdas, que incluye partículas supersimétricas hipotéticas.

5. Edward Witten (1995): Propuso la teoría M, que unificaba las cinco versiones de la teoría de cuerdas existentes en ese momento, y sugirió que la teoría requería 11 dimensiones en lugar de 10.

Origen: contexto histórico:

• Década de 1960: La teoría surgió inicialmente como una descripción de la fuerza nuclear fuerte para explicar las propiedades de los hadrones, pero quedó desplazada por la cromodinámica cuántica.

• Década de 1980: Fue retomada como una candidata para la teoría del todo, unificando la mecánica cuántica y la relatividad general.

Conceptos clave de la teoría de cuerdas:

1. Cuerdas en vez de puntos: Las partículas son cuerdas extremadamente pequeñas, del tamaño de la longitud de Planck (10^-37 metros).

2. Vibraciones: Diferentes modos de vibración de las cuerdas corresponden a diferentes partículas. Por ejemplo, un tipo de vibración podría representar un electrón, mientras que otro podría representar un fotón.

3. Dimensiones adicionales: Para que la teoría funcione matemáticamente, requiere la existencia de más dimensiones espaciales además de las tres que percibimos. Generalmente se habla de un total de 10 o 11 dimensiones, dependiendo de la versión de la teoría.

4. Unificación: La teoría de cuerdas aspira a unificar la teoría de la relatividad general (que describe la gravedad a gran escala) con la mecánica cuántica (que describe las partículas a escalas microscópicas).

Una versión más avanzada, llamada teoría M o teoría del todo, sugiere que las cuerdas son en realidad membranas multidimensionales (o “branas”). La teoría M propone un universo de 11 dimensiones: Las mismas 10 de las supercuerdas. más una dimensión adicional que podría describir membranas u objetos más grandes que las cuerdas.

Desafíos: Falta de pruebas experimentales: Debido a que las cuerdas son increíblemente pequeñas, no hay tecnología actual que pueda confirmar directamente su existencia. Complejidad matemática: La teoría es extremadamente compleja y aún no se comprende completamente.

Si se demuestra, la teoría de cuerdas podría ser la tan buscada “teoría del todo”, capaz de explicar todos los fenómenos físicos del universo bajo un único marco matemático.

Para el físico Michio Kaku, pionero de la teoría de cuerdas, la tecnología hace tambalear el concepto de lo que es humano: “Socializar a los niños es la clave para usar bien Internet”. pic.twitter.com/tP0LeunPYb

— Aprendemos juntos 2030 (@AprenderJuntos_) October 22, 2019

¿QUÉ ES LA TEORÍA DE CUERDAS?

El Santo Grial de la Física es una teoría que unifique Relatividad General y Cuántica; por más de un siglo se ha buscado esta “Teoría del Todo”.

Una teoría ha sido identificada por algunos como el camino correcto: la Teoría de Cuerdas.

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— Universo Recóndito (@UnvrsoRecondito) October 8, 2024

Bosón de Higgs, o partícula de Dios por ser clave del universo

Dedicado a Peter Higgs en el año 2024 que perdimos a este físico británico.

El bosón de Higgs, es una partícula elemental predicha por el modelo estándar de la física de partículas. Por un error, fue apodada a veces como la “partícula de Dios”, porque su existencia explica cómo otras partículas adquieren masa, lo que es fundamental para la estructura del universo.

Fue descubierto experimentalmente el 4 de julio de 2012 en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear, que pude visitar en su momento), confirmando la teoría propuesta en 1964 por Peter Higgs y otros científicos. El bosón de Higgs interactúa con el campo de Higgs, una especie de “red invisible” que permea el universo. Cuanto más interactúa una partícula con este campo, mayor masa tiene. Esta partícula era una pieza clave del Modelo Estándar de la Física de Partículas, que describe cómo interactúan las partículas fundamentales que forman el universo.

El bosón de Higgs fue detectado y confirmado en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, el acelerador de partículas más grande del mundo. Los experimentos ATLAS y CMS lograron observar evidencias de esta partícula después de colisiones de protones a altísimas energías. La señal era consistente con las predicciones teóricas, confirmando la existencia del campo de Higgs, una especie de “red cósmica” invisible que otorga masa a las partículas al interactuar con ellas.

Su trascendencia es innegable, por razones como las siguientes: 

- La masa de las partículas: Sin el bosón de Higgs y su campo asociado, partículas como los electrones o quarks no tendrían masa, lo que haría i

- Validación del Modelo Estándar: Su descubrimiento consolidó décadas de investigaciones sobre la estructura del universo y permitió entender mejor los mecanismos fundamentales de la naturaleza. 

- Apertura a nuevas teorías: Aunque el bosón de Higgs resolvió preguntas esenciales, también dejó abiertas nuevas incógnitas, como la naturaleza de la materia oscura o cómo encaja la gravedad en este marco teórico.

El hallazgo fue tan trascendental que Peter Higgs y François Englert recibieron el Premio Nobel de Física en 2013. El bosón de Higgs no sólo resolvió un misterio científico, sino que también abrió puertas a explorar fronteras más profundas de la realidad.

La alegoría de “partícula de Dios” se trata de un error. En los años 90, el físico Leon Lederman escribió un libro de divulgación sobre física de partículas en el que se refería al bosón de Higgs como the goddamn particle, la partícula puñetera. El editor del libro le dio una vuelta de tuerca y tituló el libro The God particle, La partícula Dios. Pero alguien hizo una mala traducción y el libro se tituló aquí La partícula de Dios, montando el lío que ha llevado a esta partícula a portadas de diarios e informativos. Para delimitar ciencia y religión, el bosón de Higgs sería la partícula de Dios… si no existiera.

🇪🇺🔬 Des quarks au boson de Higgs, l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (Cern) a placé l’Europe à la pointe de la technologie. Qu’attend-on pour suivre cet exemple de coopération réussie dans d’autres domaines ? se demande De Standaard. https://t.co/vy9gfRnbvr

— Courrier inter (@courrierinter) December 21, 2024

Tal día como hoy, el 4 de julio de 2012, el CERN anunciaba uno de los mayores hitos científicos de lo que va de siglo: la comprobación de la existencia del bosón de Higgs. pic.twitter.com/naRFlEW33L

— MUY Interesante (@muyinteresante) July 4, 2019

Supervivencia en el XV Encuentro GetxoBlog en BiscayTIK

Hay muchos motivos para acercarse a conversar y debatir en el XV Encuentro Anual de GetxoBlog en BiscayTIK, pero reseñamos algunas por la oportunidad del momento crítico en el que vivimos:

1º Unos tiempos convulsos donde los blogs suenan a prehistoria ante la Inteligencia Artificial General o Fuerte (AGI). ¿Nos hemos quedado los y las bloggers en el rol del Diario de Merer de hace 4.500 años y apenas descubierto en 2013? 

En los albores del advenimiento de era de la Singularidad Tecnológica, quizá ya para 2025 ó 2035, en un universo donde el debate donde cada quien debe ubicares como "decels” (desaceleradores de la AGI), o “doomers" (fatalistas, catastrofistas o agoreros), “safetyist" (seguridadistas, primitivistas) o aceleracionistas ante la p(doom) o la probabilidad de extinción total,... 

¿Por qué hay que decantarse entre Sam Altman (de OpenAI a Microsoft) o con Emmett Shear (nuevo CEO de OpenAI)?

¿Cuál es nuestra posición sobre si avanzar hacia una super inteligencia artificial? Caben diversas opciones, pero la menos aceptable es apostar por un control autoritario justificado por la excusa barata del "bien común". Esa era la lógica de Ted Kaczynski, Unabomber: Bombardear los centros de datos si no cumplen las restricciones a la computación.

2º Una época de miedos imaginarios o no, de histeria colectiva o responsabilidad prospectiva,... En definitiva un momento donde las probabilidades de supervivencia vuelven a esgrimirse y socializarse.  Se recuerda que muchos expertos estimaron que la probabilidad total de extinción humana -p(doom)- en el siglo XXI está entre el 1% y el 20%. En 2008, una encuesta informal de expertos sobre diferentes riesgos catastróficos globales en la Conferencia Global de Riesgo Catastrófico en la Universidad de Oxford sugirió un 19% de posibilidades de extinción humana para el año 2100. Y nos lo resumen así, citando las posibles motivos de extinción de la humanidad. 

- Causas de origen tecnológico como las armas nucleares y biológicas, ya sean utilizadas en la guerra o en el terrorismo, quizá por un invierno nuclear resultante. O por los riesgos de la biotecnología y las pandemias naturales. Y aquí aparece el nuevo riesgo de una entidad superinteligente podrían, sin darse cuenta, darle objetivos que la lleven a aniquilar a la raza humana. Una encuesta de expertos en inteligencia artificial estimó que la probabilidad de que el aprendizaje automático a nivel humano tenga un efecto a largo plazo "extremadamente malo (por ejemplo, la extinción humana)" en la humanidad es del 5%. Incidentes incontrolados de nanotecnología (plaga gris / grey goo) que resultan en la destrucción del ecosistema terrestre (ecofagia).

O la creación de un microagujero negro en la Tierra durante el curso de un experimento científico u otros accidentes científicos poco probables en la investigación de la física de alta energía, como la transición de fase de vacío o incidentes de extraños. Hubo preocupaciones sobre el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, ya que se teme que la colisión de protones a una velocidad cercana a la de la luz resulte en la creación de un agujero negro. O por la ingeniería genética que  creasen, además de los en humanos normales y una nueva especie de post-humanos (al fusionar humanos con sistemas tecnológicos).

- Causas de origen ecológico como el cambio o mejor la emergencia climática, la contaminación del aire, el agua, los suelos, temperaturas incompatibles con la supervivencia humana,... O una pandemia o la actividad humana ha desencadenado un evento de extinción a menudo conocido como la sexta "extinción masiva", por la destrucción de la biodiversidad y los ecosistemas,... O la sobrepoblación o o las bajas tasas de natalidad por la disminución de la población debido a la preferencia por menos niños. Si se supone que la demografía del mundo en desarrollo se convierte en demografía del mundo desarrollado, y si se extrapola esta última, algunas proyecciones sugieren una extinción antes del año 3000. O por una erupción supervolcánica,...

- Causas de origen extraterrestre, como el impacto de un asteroide u objeto cercano a la Tierra, o los efetos de las supernovas, los estallidos de rayos gamma, las erupciones solares y los rayos cósmicos, que podrían ser letales para los humanos en la Tierra. En todo caso, la Tierra se volverá inhabitable de forma natural debido a la evolución estelar del Sol, dentro de unos mil millones de años. Porque el brillo del Sol puede aumentar como resultado de la escasez de hidrógeno, y el calentamiento de sus capas externas puede hacer que los océanos de la Tierra se evaporen, dejando solo formas menores de vida. Pero mucho antes de esta fecha, el nivel de dióxido de carbono en la atmósfera será demasiado bajo para sustentar la vida de las plantas, destruyendo la base de las cadenas alimenticias. Aproximadamente entre 7 y 8 mil millones de años, después de que el Sol se haya convertido en un gigante rojo, la Tierra probablemente será engullida por un Sol en expansión. Descartamos la invasión de extraterrestres militarmente superiores, un escenario puramente del ámbito de la ciencia ficción, que parece sumamente improbable. 

Ante esta panorama desolador, habrá que debatir de longevidad, tanto a escala planetaria como individual o comunitaria (Mesa 1ª de GetxoBlog). Y serán necesarios cauces de la sociedad civil especializados en transmitir conocimiento desde una posición equilibrada (Mesa 3ª) y lejos de intereses comerciales (chiste adjuntado).

3º Una época que requiere profundas adaptaciones de los prescriptores y referentes de la información. ¿Cómo ha de ser el periodismo de los medios de comunicación y el de la ciudadanía en el ciberespacio,... 

El caso del nuevo presidente electo en Argentina, Javier Milei. Con una actuación de histrión en una carrera más mediática que política o económica, ha sido elegido con un alto respaldo para privatizar la educación y la sanidad, reducir el 90% los impuestos, eliminar el Estado de Bienestar, legalizar las armas,... ¿Cómo se llega a algo así?

De todo esto y mucho más hablaremos en GetxoBlog 25-11-23.

El CERN a través de los ojos de Peter Ginter, la visión de un poeta

El Proyecto CPAN (Consolider-Ingenio 2010) ha traído una exposición itinerante de fotografías al aire libre realizadas por Peter Ginter sobre las espectaculares labores de construcción del gigantesco Gran Colisionador de Hadrones (LHC) y sus detectores situados en el CERN (Suiza). Lo hemos disfrutado en el Paseo de Uribitarte de Bilbao del 11 al 21 de Febrero. Link oficial.

Hoy Peter Higgs ha ganado el Nobel de Física,...

... aunque aún no sabemos cuando se lo otorgarán.

[Actualización: Vemos que no somos los únicos en pedir el Nobel,...]Se puede ver al Dr. Peter Higgs hoy en el siguiente vídeo:

Si se confirman los datos preliminares del 13 de diciembre de 2011 obtenidos en el Gran colisionador de hadrones (LHC, Large Hadron Collider) del CERN, Centro Europeo de Investigación Nuclear, y que hoy -4 de julio de 2012- se han anunciado con un nivel de certeza de 5 sigmas (aproximadamente 1 de cada 3 millones), Peter Higgs será un próximo Premio Nobel de Física. La detección de una partícula grande, con masa de entre 125 y 126 GeV (Gigaelectrón voltio), unas 133 veces la masa de un protón, sería la confirmación del buscado y esperado "bosón de Higgs".

Honor que sería muy merecido por haberse probado aquella hipótesis planteada teóricamente en 1964 por Peter Higgs, François Englert y Robert Brout, que conocemos como el "bosón de Higgs". Para entender aproximadamente qué significa y qué representa en el avance de la Ciencia el "Campo de Higgs", o el "Mecanismo de Higgs" hemos seleccionado los vídeos siguientes.

En este primer vídeo, Don Lincoln (científico del Fermi National Accelerator Laboratory) explica de modo muy simple, con metáforas muy comprensibles qué es "Campo de Higgs".

El segundo vídeo dirigido por Chris Mann y producido por Manmade Productions explica por qué y cómo detectar un "bosón de Higgs", lo que confirmaría una hipótesis sobre la aparición de la masa como forma condensada de energía (según la ecuación de Albert Einstein de E=m.c^2).

El tercer vídeo recoge la noticia del día. En la grabación se cita al "bosón de Higgs" con el sobrenombre de "la partícula de Dios". Este apodo surgió en la década de los '90, cuando el Premio Nobel de Física Leo Max Lederman, escribió un libro de divulgación donde la denominada "The Goddamn Particle" ("La Partícula Puñetera", por su casi dificultosa detección). El editor del libro, modificó el término "The Goddamn Particle" por "The God Particle" y así surgió "La Partícula de Dios".
Nuevamente, con la declaración conjunto del propio director del CERN, Rolf Heuer, y otros destacados científicos, este Centro Europeo de Investigación Nuclear se convierte en el escenario de grandes innovaciones científico-tecnológicas. Ya hemos escrito en distintas ocasiones del CERN, como la sede donde el 26 de febrero de 1991, de la mano de Tim Berners Lee nació la World Wide Web.
Recordamos vívidamente una visita previa que hicimos entre el 24 y 29 de julio de 1998 (buscaremos fotos y documentación), invitados con ocasión de la célebre ECCE 88 (1st European Conference on Computers in Education--ECCE 88) que tuvo lugar en la próxima Lausanne. Actualmente, cada curso 20 miembros del profesorado vasco de secundaria puede visitar el CERN para incorporar al aula los últimos avances de la investigación científica, así como para conocer instituciones de máximo nivel para divulgarlas entre su alumnado.

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