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Sáb, Oct

La teoría del todo

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fisicacuantica2La física cuántica es, hasta hoy, lo más preciso que tiene la ciencia para explicar lo que son los átomos y las partículas subatómicas. Esta ciencia se encarga de estudiar el comportamiento de la materia, conocer la velocidad de una partícula y posición, sin embargo al ser tan pequeños es difícil saberlo con exactitud.

La física o mecánica cuántica pasó de ser algo extraño a ser parte de nuestras vidas diarias. Explica situaciones sorprendentes como la existencia de extrañas partículas que pueden encontrarse en vario sitios a la misma vez o en varios estados al mismo tiempo, y que el estado de estas partículas solo se definen cuando se observan.

En 1900 Max Karl Ernest Ludwig Planck, físico y matemático alemán, fundador de la teoría cuántica, originó la Ley de Planck, teoría que describe la radiación electromagnética, la que es emitida a través de pequeñas unidades denominadas cuantos. La energía emitida por los cuantos es idéntica a la frecuencia de la radiación multiplicada por la constante universal de Plank (6’62 x 10). Esta teoría es la base de la mecánica cuántica. Esta Ley emergió años después gracias a las contribuciones de Albert Einstein y Niels Henrik David Bohr, físico danés con contribuciones importantes a la estructura del átomo y la mecánica cuántica.

Colaboradores

Albert Einstein, considerado uno de los grandes colaboradores de esta ciencia, se convirtió  también en unos de los más críticos hacía ella. El científico se rehusaba a afirmar que los objetos solo existían cuando hay un observador. Sin embargo, esto es lo que propone la física cuántica, postula que electrones o fotones no tienen sus propiedades definidas, y que están superpuestas, es decir suceden al mismo tiempo y es el que observa el que define.

Por una parte Einstein expuso que la luz proviene de partículas llamadas fotones, y Bohr explicó que los electrones en un átomo pueden absorber o emitir fotones a la misma vez que saltan entre niveles de energía cuántica.

Para la ciencia en general fue un gran impacto recibir el concepto de física cuántica, surge a poco  a inicios del siglo XX a modo de respuestas a problemas que no tenían solución cercana con las teorías existentes hasta esa fecha, como por ejemplo el Modelo Atómico de Rutherford por el químico y físico británico-neozelandés Ernest Rutherford.

La teoría de la relatividad, creada por Einstein con el fin de explicar el electromagnetismo y la mecánica newtoniana, y la mecánica cuántica son grandes plataformas capaces de explicar fenómenos del universo, pero por separado. Es por esto que investigadores han intentado crear algún modelo o teoría capaz de explicar todo el universo.

Teoría de las cuerdas

La teoría de las cuerdas,  se presenta como una posibilidad al problema de crear una teoría universal, capaz de juntar estas dos grandes manifestaciones de la ciencia, la teoría de la relatividad general y la física cuántica.

Para entender lo que dice esta teoría primero hay que saber que en el universo existen cuatro fuerzas importantes que se encuentran en todo. Estas son: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. Cada una de estas fuerzas tiene su propia función.

La gravedad, fuerza que es apreciada cuando se une una gran cantidad de masa en un mismo lugar, el electromagnetismo es visible cuando aparecen partículas con carga eléctrica, como los electrones. La fuerza nuclear fuerte, mantiene a neutrones y protones unidos, y la fuerza nuclear débil, hace posible que protones se conviertan e neutrones, creando un electrón durante ese proceso.

fisicacuantica1Si bien, la ciencia ha asentado que los protones, electrones y neutrones son las partículas básicas que comprenden toda la materia como la conocemos. La teoría de las cuerdas pretende cambiar este pensamiento, y propone la idea de que estas partículas no serían las que componen todo el universo, sino otros elementos aún más pequeños, cuerdas.

Este paradigma plantea que estas cuerdas tendrían diferentes tipos de vibraciones, las que determinarían las partículas elementales de las que serían parte. Es decir, una determinada forma de vibración generaría a un protón. Estas cuerdas serían infinitamente más pequeñas que un átomo.

Si todo lo que contiene el universo estuviera formada por estas cuerdas, sería posible medir con exactitud desde un árbol hasta las galaxias y agujeros negros en el espacio. Esto, solo si la materia estuviera compuesta por las cuerdas que propone esta teoría.

Sin embargo, matemáticamente esta teoría es imposible, ya que necesita de 10 dimensiones, y no 3 como se sabe que existen en el espacio.

Brian Greene, físico estadounidense y uno de los mayores defensores de la teoría de las cuerdas, en su texto “El universo elegante: supercuerdas, dimensiones ocultas y la búsqueda de una teoría final”, explica lo que ya se ha descrito, como es la búsqueda de una teoría que pueda abarcar todo el universo, sus problemas y resultados. Para entender cómo funciona el concepto y materialización de las cuerdas, el físico propone la analogía con un cable. Pensar en ver un cable desde lo alto, este solo se verá como una línea unidimensional, pero al acercarse se podrá ver que no solo tiene una longitud, sino que también un grosor.

A pesar de existir fervientes defensores de esta teoría como Greene, hay muchos científicos y científicas que no apoyan la veracidad de esta hipótesis.  No logra aún tener resultados prácticos y concretos, por otro lado se habla mucho sobre ella. 

Otra teoría que persigue el mismo objetivo de explicar el universo conocido es el Modelo Estándar (Standard Model). Su base es la unificación y la simetría, describiendo la estructura fundamental de la materia. Propone además, la partícula elemental Bosón de Higgs, en honor a Peter Higgs, físico británico. Esta partícula tiene la característica de desintegración rápida en otras mucho más pequeñas.

Estas dos teorías tienen el mismo objetivo, explicar el universo y el mundo que conocemos a través de una teoría universal. El tiempo y las investigaciones correspondientes confirmarán o no la veracidad de ellas. Por el momento solo queda leer e informarse adecuadamente sobre ello.

Autora: Sofía Contreras