FISICA CUANTICA – MAYOR VELOCIDAD DE LA LUZ: En los límites de la realidad

LA CONJETURA DE MALDACENA EXPLICADA POR… MALDACENA

 

Por Jordana Dorfman

Juan Martín Maldacena, el físico argentino, volvió a ser noticia en los diarios por haber recibido 3 millones de dólares concedidos por el premio de la Fundación Milner a la Física Fundamental. Pero éste es sólo el último de una lista de más de 10 distinciones desde 1997, año en que revolucionó la física teórica con su Correspondencia AdS/CFT o Conjetura de Maldacena. La investigación se encuentra entre las más citadas por sus colegas, que, dicho sea de paso, le dedicaron una canción en honor a su trabajo. ¿Qué hizo para merecer esto?

Todo comienza con la dificultad de dos grandes teorías para ponerse de acuerdo en un punto, ¡casi literalmente hablando! Sucede que los físicos explican a partir de la Relatividad General (de Einstein) cómo interactúan entre sí los objetos grandes –más grandes que los átomos–, es decir, cómo funciona la gravedad, que mantiene nuestros pies sobre la Tierra, la Tierra girando alrededor del Sol y al Sol alrededor del centro de nuestra galaxia. Por otro lado, con la Mecánica Cuántica explican qué interacciones rigen la vida de las partículas subatómicas, para entender, por ejemplo, cómo se mantienen unidos protones y neutrones dentro del núcleo del átomo.

Todo funciona bien, hasta que se intenta aplicarlas a objetos con mucha masa (punto a favor de la Relatividad General), pero que se encuentran comprimidos en un punto mínimo (punto a favor de la Mecánica Cuántica), como son los agujeros negros; esas estrellas supermasivas que al final de sus días colapsan y se comprimen por su propio peso. No es un tema menor. Son dos teorías cuya efectividad fue comprobada, pero que no logran unirse y hablar de lo mismo en zonas críticas, como los agujeros negros o el principio del Universo. Y entender la gravedad en esas circunstancias es clave. Desde hace unos 40 años los investigadores trabajan sobre la Teoría de Cuerdas, que permitiría explicar la gravedad desde un punto de vista cuántico. Pero las cosas aún no cerraban hasta que llegó Maldacena con su Conjetura, que aquí explica.

–¿Qué ocurre cuando se aplica la Relatividad General a objetos cada vez más pequeños?

–Llega un momento en que las ecuaciones ya no tienen sentido, y no se pueden aplicar.

–Pero la Mecánica Cuántica, la reina de lo pequeño, tiene dificultades con la gravedad, y el principio del Universo, por ejemplo. Y ahí llega Maldacena y dice…

–Bueno ¡ahí no! Después se desarrolló la que se llama Teoría de Cuerdas, que modifica las ecuaciones de la gravedad.

–¿En el ámbito de la Mecánica Cuántica?

–Sí, sí. Modifica las ecuaciones de la gravedad a distancias pequeñas y las reemplaza por otras que tienen la propiedad de que podés calcular correcciones matemáticamente consistentes. Una teoría esencialmente única.

–Entonces, ¿cuándo llega tu Conjetura?

–La Conjetura lo que hace es relacionar teorías de partículas con teorías de cuerdas. O sea, relaciona teorías de partículas interactuantes, similares a las teorías que describen las interacciones fuertes. Y cuando tenés interacciones muy fuertes en las partículas cuánticas, pueden dar origen a nuevos objetos y uno puede pensar que estos objetos se mueven en un espacio de más dimensiones. En ese espacio de más dimensiones uno tiene gravedad también, o uno tiene cuerdas y gravedad, ésa es la relación…

El hecho de que haya teorías que dan origen a cuerdas era conocido. Hay objetos que se comportan como cuerdas, que son como cadenas de estas partículas que se llaman gluones, y se ven en los experimentos y todo.

–Es decir que estableciste un vínculo, un puente.

–Y sí, la Conjetura relaciona las dos. Estas cuerdas de la cromodinámica –que están hechas con gluones– cuando las interacciones son grandes se comportan como cuerdas, fundamentales en la teoría que también tiene la gravedad cuántica y que vive en más dimensiones.

–A ver… ¿dimensiones al mejor estilo Star Trek?, ¡¿ésas para poder visitar?!

–¡Ah!, ¡probablemente no te permita viajar a velocidad mayor que la de la luz! Pero sí son dimensiones extra, y dependiendo del contexto tienen distintas interpretaciones. Por ejemplo en el caso de la cromodinámica, la dimensión extra tiene que ver con el tamaño de las partículas; el protón tiene un cierto tamaño y si uno lo hiciera más chico se vería como una partícula en una quinta dimensión, que siempre tiene un mismo tamaño, pero se está moviendo en una quinta dimensión, por ejemplo.

–¿Y esto tiene que ver con la fantasía de viajar a otras dimensiones, o es todo tan chiquitito que no vamos a caber ahí?

–En este caso es todo tan chiquitito que no veo cómo se puede realizar la fantasía de viajar, ¡por el momento no sirve para viajar!

–Volviendo a la Teoría de Cuerdas y tu Conjetura, ¿se la puede hacer “crecer” hacia la Relatividad General?

–Cuando el acoplamiento se hace muy grande entre las partículas, la Teoría de Cuerdas se reduce a una teoría similar a la Relatividad General.

–Esto gracias a la Conjetura.

–Sí, eso es lo que dice básicamente. Es una Relatividad General, pero, no sé, en 5-10 dimensiones, es una generalización –debería considerar– de la Relatividad General, no es en 4… pero también hay versiones en 4. Pero tiene las características de la Relatividad General, hay agujeros negros, tiene un espacio-tiempo dinámico de la misma manera que en la Relatividad General.

–Sin querer incomodarte, pregunto, ¿por qué tu trabajo es trascendente?

–Bueno, a partir de esta conjetura inicial muchos trabajaron este tema y lo fueron de-sarrollando más, por eso tiene más aplicaciones este tema, gracias al trabajo de muchos otros. Quizá la utilidad es que –había indicios antes– se entendió mejor cómo es la relación entre los dos tipos de teorías, y se pudo usar para entender mejor aspectos de la gravedad, como también de física de partículas, de sistemas de partículas interactuantes.

–¿Son relaciones matemáticas?

–Sí, son vínculos entre dos teorías bien determinadas de la matemática, es como decir que dos más dos es igual a tres más uno. Sólo que en lugar de sumar números se suma sobre configuraciones de partículas o sobre espacios-tiempos.

–¿Alguna vez comentaste que tu motivación es entender el origen del Universo?

–Sí, ésa es la motivación más importante para entender la gravedad cuántica, la versión cuántica del espacio-tiempo. Porque, al principio del Universo, las curvaturas eran muy grandes, las cosas ocurrían tan rápido que las ecuaciones usuales no funcionan y hay que reemplazarlas por otras.

–En 2010, comentaste a Futuro que el Gran Colisionador de Hadrones (HLC según sus siglas en inglés) no había generado nueva información aún. ¿Qué ocurre dos años después?, ¿sus resultados colaboran con tu investigación?

–Ciertamente nos ayuda a entender cómo es la naturaleza a esas escalas. Ya se está entendiendo mejor, se eliminaron muchas teorías alternativas, y eso va a seguir ocurriendo. En el LHC hay un experimento que consiste en hacer chocar iones pesados –núcleos de átomos muy grandes–, y se produce una nueva fase de la materia, que a veces se la llama plasma de quark y gluones, que es lo que ocurre cuando uno calienta la materia a temperaturas muy altas.

–¿En estrellas?

–No, más todavía. En ciertos períodos, el Universo estuvo tan caliente como eso, y se estudian las propiedades de esta nueva fase y se puede utilizar la conjetura para modelar con ciertas teorías, para entender algunas propiedades, al menos en esas teorías. Bueno, es más complicado, pero es un área donde se aplica un poco la relación.

–Los hallazgos en el mundo subatómico generaron en tiempos de Einstein, y antes también, discusiones filosóficas, además de las físicas. ¿Te interesa incursionar en esas áreas, estudiar los alcances desde lo filosófico de tu trabajo o sólo lo concreto de la física?

–La verdad es que me interesa lo concreto de la física.

FUENTE ORIGINAL:  http://www.pagina12.com.ar/diario/suplementos/futuro/13-2742-2012-09-08.html

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