FÍSICA CUÁNTICA II

MARAVILLOSAS SUPERCUERDAS

Antonio Campillo Ruiz

   Supongamos que mantenemos un electrón en la mano izquierda y otro en la derecha. Son dos partículas de idéntica masa y carga eléctrica. Si tratamos de acercarlas poco a poco es evidente que  su atracción gravitatoria mutua favorecerá tal acercamiento, mientras que su fuerza de repulsión electromagnética intentará separarlas. Nuestra pregunta inmediata será: ¿cuál de las dos fuerzas es más intensa? No hay discusión posible, la fuerza electromagnética es un millón de billones de billones de billones, 10⁴², un septillón, de veces más fuerte que la gravedad. Esta asombrosa e inimaginable fuerza posee asociada a ella, como todas, una unidad mínima, haz o paquete, que puede formar la fuerza. Los constituyentes unitarios, más pequeños, de cada una de las fuerzas son:

FUERZA	PARTÍCULA UNITARIA DE FUERZA	MASA
NUCLEAR FUERTE	GLUÓN	0
ELECTROMAGNÉTICA	FOTÓN	0
NUCLEAR DÉBIL	BOSONES GAUGE	86,97
GRAVEDAD	GRAVITONES	0

   Estas son las cuatro fuerzas de la Naturaleza, sus partículas asociadas y sus masas expresadas en múltiplos de la masa del protón. ¿Por qué son cuatro las fuerzas fundamentales? ¿Por qué no cinco, o tres, o sólo una? ¿Por qué las fuerzas llamadas nuclear fuerte y nuclear débil se limitan a operar a escalas microscópicas, mientras la fuerza de la gravedad y la electromagnética tienen un alcance ilimitado en su influencia? ¿Por qué existe una gama enorme en cuanto a la intensidad intrínseca de estas fuerzas? La respuesta a esta última pregunta ya la hemos explicado con la experiencia de los dos electrones. Veamos otro ejemplo. Los protones que se apiñan en el núcleo todos poseen la misma carga y según hemos visto, su repulsión debería ser inmensa, ¿cómo es posible que se encuentren todos juntos? Bien, la fuerza nuclear fuerte que actúa sobre los quarks que, a su vez, forman los protones, afortunadamente, logra vencer esta repulsión y ata a los protones fuertemente. La fuerza nuclear fuerte es cien veces más potente que la electromagnética y cien mil veces más fuerte que la nuclear débil. Así que, sin la existencia de estas fuerzas compensadoras, los átomos de los elementos de la tabla periódica, los que existen en el Universo, no podrían permanecer en el equilibrio que supone compartir un átomo formado por electrones y protones ya que si una sola de las fuerzas variase o no existiese, electrones y protones se unirían para convertirse en neutrones, no teniendo existencia el Cosmos como lo conocemos. Sería otro modelo. Aquel, en el que el Hidrógeno, combustible del motor estelar no tendría existencia como átomo con un solo protón y un solo electrón.

   En 1968, un científico que estudiaba y experimentaba con estas nuevas teorías, Gabriele Veneziano, encontró en un viejo libro una ecuación de doscientos años de antigüedad perteneciente a un matemático suizo, Leonhard Euler, que parecía explicar precisamente todos los aspectos teóricos de la teoría de supercuerdas. Veneziano siempre se enfada cuando se lo recuerdan porque según él, tal anécdota no es cierta. A lo largo de un año de trabajo, de dura investigación, llegó, por casualidad, a la ecuación que explicaba la teoría que había suscitado tantas controversias: precisamente la ecuación de Euler. Así pues una ecuación matemática planteada hacía doscientos años era la que empezaba a dar crédito a una teoría en la que unas cuerdas se encontraban en no menos de seis dimensiones y en cada una de sus vibraciones generaban aspectos esenciales de la Física de lo enormemente pequeño.

   Lo fundamental es la unificación de todas las fuerzas en una única teoría que se cumpla para todas a la vez. Esta unificación posee su origen y fin en la teoría de las supercuerdas. La explicación concreta de por qué eligió la Naturaleza las cuatro fuerzas pasa por la explicación y desarrollo de las supercuerdas, partículas fundamentales unitarias unidimensionales. Según la teoría de supercuerdas (o simplemente cuerdas), las propiedades de una partícula elemental, su masa y sus distintas cargas de fuerza, están determinadas por el modelo resonante exacto de vibración que ejecuta su cuerda interna. Más exactamente: los diferentes modelos vibratorios de una cuerda fundamental dan lugar a diferentes masas y cargas de fuerza.

   Así, esta maravilla en perfecto movimiento vibratorio es capaz de conformar todo lo conocido y establecer las leyes que rigen, separadamente todavía, nuestro Cosmos. Desde ahora, deberíamos explicar que ya no sería correcto hablar de partículas elementales sino de trozos diminutos de cuerdas que están vibrando. Su tamaño es, precisamente, 10⁴² veces más pequeño que un metro y su armoniosa vibración explicaría la unidad fundamental unitaria que demostraría la unificación: el gravitón. Cuando se asegure su existencia, posiblemente, la  Física Cuántica y la Teoría de la Relatividad poseerán ecuaciones unificadas.

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