Teoría de cuerdas 1

La moda es algo corriente en la sociedad, pero si alguna vez te has preguntado si entre los físicos también hay algo de moda, la respuesta es la teoría de cuerdas. Una teoría unificadora que para los físicos es ya más que un sueño, explicar las leyes del Universo, desde la partícula más pequeña hasta la estrella más lejana en una sola ecuación. Una teoría elegante que nos sumerge en una visión del Universo totalmente diferente a la que estamos acostumbrados. Unas cuerdas que a modo de ritmos musicales componen todo lo conocido en el Cosmos. Para hacer menos compleja la teoría de cuerdas o teoría M, vamos a hacer un breve repaso sobre las fuerzas que rigen el Universo.

Ley de la gravedad: la Ley de Gravedad nos dice que la fuerza de la gravedad entre dos objetos, es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la distancia que los separa. Esta relación es conocida como la relación de la “raíz cuadrada invertida”. Es decir, la fuerza que hace caer una manzana del árbol, la que nos permite estar pegados al suelo, la que hace girar a la luna y la que permite que los planetas giren alrededor del sol sin perderse en el espacio.

Relatividad General: Si Newton nos ofrecía la visión de la atracción instantánea de los planetas respecto al sol por la fuerza de la gravedad, Einstein nos brinda una visión nueva con su relatividad general. Nos centraremos en uno de sus conceptos, el cual nos explica que toda masa deforma el espacio tiempo a su alrededor (imagina una bola pesada sobre un mantel estirado, su peso pliega la sabana y si colocamos otra bola de peso menor, ésta girará haciendo elipses en la curvatura hasta chocar con la de mayor peso). Curvaturas y pliegues en un tejido del espacio y tiempo.

Fuerza Electromagnética: Nace de la necesidad de unificar la electricidad y el magnetismo. En la antigüedad se trataban como fenómenos distintos. James Clerk Maxwell formuló cuatro ecuaciones elegantes que unificó estas dos fuerzas. Básicamente es la fuerza que atrae a las partículas de carga opuesta y repele a las partículas de carga similar. En 1820 el físico danés Hans Christian Oerted dilucidó que entre el magnetismo y las cargas de la corriente eléctrica que fluyen por un conductor existía una vinculación. Los electrones que se encuentran en movimiento originan la aparición de un campo magnético a su alrededor. Gracias al electromagnetismo entendemos la materia a escala subatómica y podemos disfrutar de los equipos eléctricos que tanto nos ayudan en la vida diaria.

Fuerza nuclear fuerte: Para entender esta fuerza vamos a volver al electromagnetismo. Imagina que tienes dos imanes potentes y que son de carga igual. Al intentar unirlos se repelen mutuamente. Aunque pusieras uno encima del otro y dejaras que la gravedad los uniera, seguirían repeliéndose. Existe en la naturaleza una fuerza más fuerte que la gravedad y el electromagnetismo, sin duda es la nuclear fuerte. A nivel atómico, los protones son partículas cargadas positivamente junto con los neutrones de carga neutra. Un átomo de carbono tiene seis protones y como ya sabes un protón es de carga positiva. Si un núcleo de carbono está compuesto de esas partículas de misma carga, ¿cómo es posible que se mantengan unidas?, ¿porque el electromagnetismo no actúa?. Ahí es donde entra la fuerza nuclear fuerte, que a modo de ganchos mantiene unidas esas moléculas. Cuando una reacción separa las moléculas unidas por la fuerza nuclear fuerte, se desprende una cantidad de energía, como la de la bomba atómica.

Fuerza nuclear débil: Para entender esta fuerza nos centraremos en nuestra estrella, el Sol. El Sol para poder emitir toda la energía que permite la vida en la tierra necesita fusionar cada segundo 654.600.000 toneladas de hidrógeno en 650.000.000 toneladas de helio. Las 4.600.000 toneladas restantes se convierten en energía de radiación que se pierden. Para poder efectuar esta fusión es necesario convertir el protón del hidrogeno en un neutrón para fabricar helio. Esto es posible gracias a la fuerza nuclear débil, que transforma los quarks (que son los constituyentes de la materia) de tipo U a tipo D. Si cogiéramos un contador geiger y fuéramos a Hiroshima y Nagasaki, el contador daría lecturas de una energía, la nuclear débil.

En este primer capítulo hemos repasado las fuerzas que imperan en nuestro Universo. Ahora sabemos que existe una fuerza poderosa ( la fuerza nuclear fuerte) que trabaja junto a la débil. El electromagnetismo que nos ayuda a entender las interacciones entre las partículas (mecánica cuántica) y la fuerza de la gravedad que comparada con estas resulta ser bien débil. En el próximo capitulo os explicaré el gran dilema de la física, porque cuando se intenta entender un fenómeno que ocurre en el Universo, utilizando la mecánica cuántica (a nivel de partículas) y la gravedad (a nivel de objetos pesados como planetas y estrellas), entran en conflicto y ahí es donde la teoría de cuerdas puede restablecer ese conflicto para equilibrarlo.