¿Y la gravitación?

Desafortunadamente, la cuarta interacción, la gravitatoria, tan bien descripta fuera de los dominios cuánticos para la teoría general de la relatividad de Einstein, no encaja dentro del mismo marco conceptual que permite elaborar el Modelo Estándar.

Las reglas de la mecánica cuántica relativista fallan al aplicarlas a la teoría gravitatoria, tanto que por ejemplo la fuerza descripta como mediada por gravitones se vuelve indefectiblemente infinita ante correcciones cuánticas. El problema fundamental consiste en que la gravedad cuántica no es compatible con la existencia de partículas puntuales sin dimensión. Para resolver este problema se ha propuesto la teoría de cuerdas. En ella todas las partículas son reemplazadas por un único componente fundamental, la “cuerda”. Esta puede ser cerrada, como un lazo, o abierta, y tiene la posibilidad de vibrar. Justamente los distintos modos vibracionales representan a los diferentes tipos de partículas, así como las distintas vibraciones de las cuerdas de un violín lo hacen con las notas musicales. Algún modo representa al electrón, otro al fotón, y alguno en particular al gravitón, dando como resultado la formulación de la gravedad cuántica libre de los conflictos de las teorías cuánticas relativistas. Por esta razón, la teoría de cuerdas es considerada uno de los más importantes candidatos para unificar a todas las interacciones fundamentales en una teoría aún no formulada completamente pero ya bautizada como la “teoría de todo”.

Las teorías originales de cuerdas solamente permitían tratar con bosones, pero la introducción de la supersimetría, que da lugar al nacimiento de las “supercuerdas”, permite la introducción de fermiones.

Una peculiaridad de la teoría de cuerdas es que su formulación matemática es consistente sólo en 10 dimensiones espacio-temporales, 6 más de las que estamos acostumbrados. Estas dimensiones extra deberían ser extremadamente pequeñas y estar cerradas sobre sí mismas de tal forma que no tendríamos acceso a ellas en la experiencia cotidiana. Probablemente el problema más grande de la teoría de cuerdas es que si bien es matemáticamente muy interesante, no ha sido posible obtener aún ninguna predicción contrastable con la naturaleza, lo cual no es sorprendente porque los efectos de la mecánica cuántica en la gravitación se vuelven relevantes sólo a muy altas energías, del orden de 10¹⁹ GeV, o distancias increíblemente pequeñas, del orden de 10^-33 cm. En los últimos años se han presentado variaciones de la teoría que podrían indicar la aparición de nuevos fenómenos, detectables en los próximos experimentos de aceleradores, aunque muchas de ellas son altamente especulativas.

La construcción de una teoría cuyos efectos son prácticamente indetectables presenta un nuevo y difícil desafío para la comunidad científica, tanto que algunos se preguntan si la discusión está dentro del propio marco de la ciencia o si lo excede. Es imposible predecir cuál será la nueva dirección que tomará la física de los componentes fundamentales de la materia en los próximos años, pero sin dudas ¡será fascinante!