¿Puede la teoría de la cadena de pruebas LHC?

La teoría de la cuerda, la teoría final, es el árbitro mítico de la verdad, anunciando el fin de la ciencia. Alabado por su belleza y elegancia, la teoría de cuerdas, como ninguna teoría antes, atrae la atención no sólo de los físicos sino también del público. Los teóricos de la cuerda han ido audazmente donde todavía no ha habido pie humano: explorar maravillosos mundos nuevos, 10^500 o así, la mayoría de los cuales son inhabitables. Trajeron dimensiones extra, supersimetría, y la promesa de reconciliar la teoría general de Einstein de la relatividad con el Modelo Estándar. Más que eso, no sólo una promesa, sino un hecho: dicen que lo hicieron. Lo único que queda es probarlos.

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) opera en una gama de energías que han permanecido inaccesibles durante mucho tiempo para los seres humanos, y después de un breve descanso de nuevo bucea hacia lo desconocido. El nuevo lanzamiento es una oportunidad sin precedentes para estudiar la estructura de la materia elemental a las distancias más pequeñas, hasta milésima de un femtometro. ¿Ayudará esto a confirmar la corrección de los teóricos de cuerda que todo está hecho de cuerdas, que en todas partes los lazos invisibles de la gravedad cuántica?

Como suele ocurrir en la ciencia, la respuesta es: depende de lo que pidas.

La teoría de la cuerda comenzó con un intento de describir la fuerza nuclear fuerte en los años 80. Y aunque fue rápidamente superado por la teoría más exitosa de la cromodinámica cuántica (quarks, gluones, etc.), las cuerdas todavía juegan un papel importante en describir las interacciones fuertes. El “modelo de cuerda de lujo”, llamado después de la ciudad sueca donde fue concebida, describe la interacción de los gluones utilizando tubos de streaming llamados cuerdas. Estrangularlos y las cuerdas se desmoronarán con una ducha de partículas secundarias. Esta llamada fragmentación de la cadena es parte integral de muchos modelos informáticos que se requieren para producir predicciones precisas de eventos de dispersión de LHC.





El modelo de cuerda de Lund se ha utilizado durante mucho tiempo, y nadie espera que los datos de LHC le digan nada nuevo. Aparte de tratar con cuerdas, este modelo tiene poco en común con la teoría de cuerdas, que conocemos y amamos. El modelo Lund es una aproximación que complementa el modelo estándar de interacción de partículas; no tiene nada que ver con la combinación de la gravedad y el modelo estándar, no utiliza dimensiones extras y supersimetría.

Entonces, ¿qué hay de la teoría final que postula que todas nuestras partículas son cuerdas con cierta vibración, teorías con dimensiones extra y supersimetría, y debates interminables sobre su superioridad sobre la gravedad cuántica del bucle?

Las cuerdas pueden ser excitadas a modos superiores, una característica de predicción de la teoría de cuerdas y en principio observable. La energía necesaria para estas excitaciones depende del radio de las dimensiones extra de la teoría de cuerdas: cuanto menor sea el radio, mayor será la energía necesaria para excitar las cuerdas. El escenario más natural coloca el radio de dimensiones extra dentro de la cuerda: es alrededor 10^19 GeV. En este caso, la teoría de cuerdas es inesperada fuera del radio de búsqueda del LHC, que está ganando un máximo de 104 GeV, incluso teniendo en cuenta la última actualización.

En caso de que las dimensiones extra de la teoría de cuerdas sean bastante grandes y dentro del rango detectable en el LHC, pueden ser bastante notables. La producción de pequeños agujeros negros es una predicción. Este proceso es posible porque las dimensiones adicionales hacen que la gravedad a corta distancias sea más fuerte que la teoría tridimensional de la relatividad general predice. Por la misma razón, la producción de gravitones, quanta de gravedad, podría ser posible en el LHC si las dimensiones extra son grandes. Estos fenómenos pueden dar lugar a ciertos efectos observados que se han calculado en detalle.

Las dimensiones adicionales por sí solas no nos dicen que la teoría de cuerda es correcta, ya que es sólo un ingrediente en una teoría completa. Sin embargo, si podemos encontrar evidencia de dimensiones adicionales, sería un argumento poderoso para la teoría de cuerdas y el surgimiento de una fenomenología de cuerda verdadera que podría manifestarse en bolas de cuerda o algo más. Las mediciones adicionales son la mejor manera de probar la teoría de cuerdas en el LHC.

Los médicos han probado cuidadosamente los lanzamientos anteriores de LHC para la aparición de agujeros negros o gravitones que podrían tener su opinión a favor de dimensiones adicionales. No encontraron nada. Sigue siendo posible que estos fenómenos se muestren a sí mismos en una mayor inversión energética, pero hay menos y menos científicos que creen esto.

La supersimetría es otra consecuencia de la teoría de cuerdas, que, si se descubre, sería una palabra fuerte para la teoría de cuerdas, pero no una confirmación definitiva de la teoría de cuerdas. La supersimetría predice que todas las partículas tienen pares. Puesto que no hemos encontrado socios supersimétricos de las partículas conocidas, la supersimetría debe romperse de tal manera que las partículas asociadas son demasiado pesadas para ser observadas.

Antes de que el LHC comenzara sus operaciones, había argumentos muy difundidos que las partículas asociadas estarían disponibles durante los primeros lanzamientos. Se basaron más honorablemente en la belleza técnica de la idea, la hipótesis misma. Pero nunca encontraron nada. Al igual que en el caso de mediciones adicionales, existe la esperanza de que el nuevo trabajo del LHC aún pueda revelar rastros de partículas desconocidas.

¿Probablemente quieres saber cuáles son las posibilidades de que el LHC apoye la teoría de cuerdas? Una contra-pregunta: Si estás conectado con Xyusha, y ella dice que estará libre después del trabajo, alrededor de las ocho de la noche, pero no aparece a las diez, ¿cuáles son las posibilidades de que venga a las 10:05? Toma. Aunque las dimensiones adicionales nunca se prometieron venir, la esperanza es lo peor.

Los teóricos de String ya no están esperando una teoría final. Ellos ven la teoría de cadenas como una herramienta que permite cálculos complejos en el modelo estándar, produciendo datos previamente desconocidos. Y tienen trabajo que hacer.

El conocimiento del Modelo Estándar y la teoría del papel son una cosa. Ser capaz de resolver ecuaciones que describen sistemas específicos es algo más. Los métodos utilizados comúnmente por físicos teóricos no funcionan bien en situaciones donde muchas partículas interactúan fuertemente, como el plasma quark-gluon creado por colisiones en grandes núcleos atómicos (iones pesadas) en el LHC. Pero en tales situaciones, los métodos desarrollados en la teoría de cuerdas ofrecen nuevas soluciones.

La teoría de cuerdas ayuda a describir el plasma de quark-gluon usando la llamada dualidad de calibre-gravitacional, que se manifiesta como una manifestación particular de una dualidad más general en la teoría de cuerdas. La dualidad de calibración-gravitacional se puede utilizar para mapear sistemas complejos y ajustados como un sistema completamente diferente con el que es mucho más fácil trabajar. De hecho, esta dualidad ya se ha utilizado para predecir el plasma quark-gluon en el LHC, en particular la pérdida de energía de partículas que pasan a través del plasma quark-gluon.

La historia científica se mueve en espiral. La teoría de la cuerda se utiliza de nuevo para describir las interacciones nucleares.

Desafortunadamente, las predicciones de los teóricos de cadena no coinciden bien con los datos. El plasma quark-gluon no estaba tan fuertemente ligado como el pensamiento, por lo que iba más allá del buen trabajo de la dualidad de calibre-gravedad. Así que el LHC en realidad probó la teoría de cuerdas.

En el próximo lanzamiento de iones pesados, que probablemente tendrá lugar más adelante este año, aparecerán más datos que permitirán a los físicos estudiar mejor el plasma de quark-gluon. La situación no se destaca tan claramente como podría parecer en este momento, pero sólo porque en la física de iones pesados es difícil distinguir claramente cualquier cosa. Así que quién sabe, tal vez la dualidad de calibre-gravitacional tendrá un segundo viento.

¿Podría usar la teoría de cuerdas para describir estados de materia fuertemente ligados decir algo al respecto como candidato para una teoría de todo? A primera vista, no. Estos son problemas completamente diferentes: diferentes sistemas, diferentes pruebas, diferentes conclusiones. Sin embargo, muchos teóricos de cadena creen que ya que la teoría de cuerdas es una teoría que puede describir la gravedad cuántica, sugiere que la teoría de cuerdas sería la teoría correcta para describir el conjunto de la naturaleza. La conclusión es ilógica, pero los científicos no se rinden y creen que la teoría de cuerdas encontrará confirmación en algún experimento. Si no en el LHC, entonces en otro lugar.

Como las novelas románticas nos enseñan, mientras sueñas con una princesa supersimétrica, tu destino puede vivir junto a ti, en forma de una chica que te ayuda a resolver problemas complejos. Tal vez los físicos establecerán algún día una relación estable con la teoría de cuerdas cuando la realidad finalmente supere los sueños. Y entonces el LHC será capaz de probar la fuerza de la nueva relación y lo serio que es este nuevo hobby. publicado

P.S. Y recuerden, simplemente cambiando nuestro consumo – juntos cambiamos el mundo!

Fuente: hi-news.ru