La tercera revolución de la teoría de cuerdas para celebrar las bodas de plata (25 años) de la primera

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Dualidades entre teoría de cuerdas y teoría M.

Los análisis bibliométricos del ISI Web of Science parecen indicar que, con 4 artículos entre los 10 más candentes en física en 2009, la teoría de cuerdas está viviendo su tercera revolución gracias a la teoría de M2-branas de Bagger-Lambert. La segunda revolución, la de la dualidad, resaltó la importancia de la teoría M, pero sólo logró que entendiéramos muy bien las D-branas. La tercera revolución parece que tiene por objeto entender bien las M-branas, de las que prácticamente no se sabía nada antes de la teoría de Bagger-Lambert. Curiosa manera tienen los físicos de cuerdas de celebrar las bodas de plata de su primera revolución. Fuente: Simon Mitton, “Is This the Third Revolution for String Theory?,” en “HAT’S HOT IN… PHYSICS, March/April 2009,” del Thomson/Reuters ISI Science Watch. Los Hot Papers son los artículos que más rápidamente están siendo citados en el ISI Web of Science. Entre los 10 hot papers de Física en 2009, los 4 sobre teoría de cuerdas están en los puestos #4, #6, #9, y #10, y todos describen propiedades de las M2-branas. Hacía 10 años (desde la segunda revolución de la teoría de cuerdas) que no ocurría algo así. ¿Estamos viviendo la tercera revolución de la teoría de cuerdas?

¿Teoría M qué es eso? Una presentación muy digerible en Carmen Núñez, “¿QUE ES LA TEORIA M?,” IFT, UAM, 2007.

¿Ávido de tecnicismos? Para conocer la tercera revolución de la teoría de cuerdas los artículos técnicos que hay que leer son J. Bagger, N. Lambert, “Gauge symmetry and supersymmetry of multiple M2-branes,” Phys. Rev. D 77: 065008, 15 March 2008 [ArXiv], J. Bagger, N. Lambert, “Comments on multiple M2-branes,” J. High Energy Phys. 2: 105, February 2008 [ArXiv], P.M. Ho, Y. Imamura, Y. Matsuo, “M2 to D2 revisited,” J. High Energy Phys. 7: 003, July 2008 [ArXiv], y J. Distler, et al., “M2-branes on M-folds,” J. High Energy Phys. 5: 38, May 2008 [ArXiv]. Un par de artículos que deberían estar en esta lista pero que sorprendentemente no lo están son A. Gustavsson, “Algebraic structures on parallel M2-branes,” Nucl. Phys. B 811: 66-76, 11 April 2009 [ArXiv] y A. Gustavsson, “Selfdual strings and loop space Nahm equations,” JHEP 0804: 083, 2008 [ArXiv]. Los que prefieran leer un artículo review para irse haciendo una idea, aunque no hay ninguno todavía con todos los avances más recientes, recomiendo D.S. Berman, “M-theory branes and their interactions,” Phys. Rept. 456: 89-126, 2008 [ArXiv].

Os recuerdo. La segunda revolución de la teoría de cuerdas nos mostró que las dualidades (ciertas simetrías entre diferentes teorías de cuerdas) indicaban que sólo había una única teoría (que incluye entre ellas a la supergravedad en 11 dimensiones). A dicha teoría global empezó a llamársele teoría M. Los objetos fundamentales en dicha teoría, aparte de las cuerdas (unidimensionales), son membranas (bidimensionales) y objetos de mayor dimensión llamados p-branas (de p dimensiones). Uno de los grandes éxitos de la teoría M fue el descubrimiento de las D-branas (D por Dirichlet) que son los objetos en los que terminan los extremos de las cuerdas abiertas. El universo que conocemos podría ser una D3-brana flotando en un universo de 11 dimensiones.

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M2-brana y su geometría transversal.

La tercera revolución de la teoría de cuerdas parece que se centra en el descubrimiento de las propiedades de las M-branas, las p-branas que no son D-branas. Como ya hemos dicho, estas últimas se entienden muy bien y son la clave de los progresos en teoría de cuerdas en la última década. Pero hay que entender las primeras si queremos seguir adelante. Como afirman Jonathan Bagger (Universidad Johns Hopkins) y Neil Lambert (King’s College, Londres) en el primer artículo de más arriba, las “M-branas son objetos misteriosos y prácticamente no se sabe nada sobre su dinámica subyacente.” La teoría de Bagger-Lambert estudia las interacciones entre múltiples M2-branas cuyos extremos están sujetos a una M5-brana (membrana en 5 dimensiones). Un artículo muy matemático que ha logrado construir un formalismo lagrangiano consistente con las simetrías de las M2-branas. Entrevista a Bagger y Lambert en Science Watch y análisis bibliométrico de la teoría de Bagger-Lambert.

Mientras el “circo de la teoría de cuerdas sigue en la ciudad,” muchos físicos están bastante escépticos respecto a la teoría de cuerdas. La historia nos enseña que las grandes revoluciones requieren un esfuerzo enorme desarrollado durante décadas. La teoría de cuerdas todavía es joven.

Hace 25 años, en agosto, se inició la primera revolución de la teoría de cuerdas, de manos de Michael Green y John Schwarz en un workshop celebrado en Aspen, Colorado, EE.UU. Un año mágico para muchos, 1984. Edward Witten encendió la mecha de la bomba y se convirtió en su artificiero mayor… mucho ha cambiado desde entonces la teoría de cuerdas. Zvi Bern, autor de lo más importante en física teórica este año, el descubrimiento de que la supergravedad N=8 en 4D es finita hasta cuarto orden, afirma que la creencia en que la teoría de cuerdas es el único camino para superar las divergencias en las teorías cuánticas de la gravedad es como afirmar que las úlceras son causadas por la comida picante. Hoy sabemos que la causa son ciertas bacterias. El propio John Schwarz lo afirmó recientemente “a veces nuestro conocimiento ha sido incompleto y hemos hecho afirmaciones que no son correctas, como que la teoría de cuerdas es la única posibilidad” (“At certain points, our understanding has been incomplete, and we may have said things that weren’t right. That being said, the fact is that we still need string theory”). Se sorprende Peter Woit de que hace 5 años todo el mundo hablara de los 20 años (bodas de porcelana) de la primera revolución de la teoría de cuerdas y ahora todo el mundo calla como una tumba en “25 Years On…,” Not Even Wrong, August 6th, 2009.

¿Cuál es el estado actual de la teoría de cuerdas? Peter Woit nos lo resume con una anécdota que aparece en el reciente artículo “How Far Are We from the Quantum Theory of Gravity?,” de R. P. Woodard, Universidad de Florida (ArXiv, 24 Jul 2009; artículo invitado que se publicará en Reports on Progress in Physics). Cuenta que la primera frase de Charles Thorn en un seminario en 2007 fue “La teoría de cuerdas es sólo una técnica para sumar los primeros términos del desarrollo en 1/N de la cromodinámica cuántica” (N es el número de colores). Más aún, Woodard consultó a muchísimos especialistas en física de cuerdas sobre su opinión al respecto y casi la mitad estaban de acuerdo.

String theory is just a technique for summing the leading terms in the 1/N expansion of QCD” [Charles Thorn, experto en teoría de cuerdas, 2007]

The effort to regard superstrings as a fundamental theory of everything was a blind alley” [Opinión que comparten casi la mitad de los físicos que trabajan en teoría de cuerdas, sobre todo los más jóvenes, según consula de R.P. Woodard, 2008].

String theory has occupied some of the best minds of particle theory for many decades” [R.P. Woodard, 2009]

Como dijo Jarmo Mäkelä en un artículo bastante “chorra” (“Pioneer Effect: An Interesting Numerical Coincidence,” ArXiv, 29 Oct 2007): “Es un placer y un privilegio ser físico en la actualidad. Estamos viviendo una era de nuevas e interesantes observaciones que conducirán a un cambio profundo en nuestra visión física del mundo.”

It is a pleasure and a priviledge to be a physicist nowadays. We are living an era of new and interesting observations which will be likely to boost a profound change in our physical world view.” [Jarmo Mäkelä, 2007].

7 Comentarios

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german espinel

me parece muy estimulante para la teoria de cuerdas lo que aqui se plantea pero deverian accederf a esos papers y dejar acceder alos links sin tantos problemas

IlidoIlido

“A dicha teoría global empezó a llamársele teoría M. Los objetos fundamentales en dicha teoría, aparte de las cuerdas (unidimensionales), son membranas (bidimensionales) y objetos de mayor dimensión llamados p-branas (de p dimensiones). Uno de los grandes éxitos de la teoría M fue el descubrimiento de las D-branas (D por Dirichlet) que son los objetos en los que terminan los extremos de las cuerdas abiertas”

La teoria M no contiene cuerdas, por ello no acepta una descripcion perturbativa. Tampoco tiene D-branas, pues si las tuviera deberian describirse microscopicamente en el limite de acoplo debil mediante cuerdas abiertas, y la Teoria M no tiene cuerdas abiertas. Asimismo, el descubrimiento de las D-branas no esta relacionado con la Teoria M, sino mas bien con la T-dualidad de las teorias de cuerdas abiertas, que convierten condiciones Neumann en Dirichlet. La teoria M contiene dos branas supersimetricas: la M2-brana que se acopla la 3 forma de la toeria M y la correspondiente dual.

“La tercera revolución de la teoría de cuerdas parece que se centra en el descubrimiento de las propiedades de las M-branas, las p-branas que no son D-branas.”

Existen branas que no son ni D-branas ni M-branas, como la S5-brana.

IlidoIlido

Un ultimo apunte, personal. No creo que Peter Woit sea una persona que deba ser citada como opinion relevante sobre el estado de la Teoria de Cuerdas en cualquiera de sus vertientes, ya que hasta donde yo se, ni es experto en dicha teoria, jamas ha trabajado en ella, y no tiene articulos de investigacion en el tema. Y para poder hablar con conocimiento de cause de Teoria de Cuerdas, o cualquier otra rama de la fisica teorica, hay que pasarse una buena temporada trabajando en le tema y sacando papers de investigacion.

emulenewsemulenews

No quiero defender a Peter Woit, pero quisiera recordar que es experto en teoría cuántica de campos y aunque no lo es en teoría de cuerdas, ha seguido la evolución de dicha teoría en los últmos 25 años, ha escrito un libro divulgativo sobre ella y tiene uno de los blogs más famosos sobre el tema. Aunque no investigue en el tema sus opiniones son interesantes y desde este blog sigo dichas opiniones en su blog.

IlidoIlido

Por supuesto sus opiniones pueden ser interesantes al margen de su formacion, y por supuesto yo no le conozco personalmente, simplemente me remito a la informacion disponible sobre el en la red. Yo no se si es experto en QFT, ya digo que no le conozco, pero viendo su lista de publicaciones, yo diria que no: tienes 8 o 9 articulos en los 80 sobre aspectos matematicos de la lattice y ya. Un experto en QFT es, por ejemplo, Enrique Alvarez, con decenas y decenas de publicaciones altamente citadas en el tema a lo largo de varias decadas. Eso es para mi un experto en algo (pongo el ejemplo de Enrique Alvarez por poner a alguien de Espania). Que alguien escriba publicaciones divulgativas o tenga blogs en un tema no le convierte en un experto. Solo intento dar mi opinion a la luz de los hechos que veo objetivamente en internet, y tengo que decir que tengo pendiente leer su libro. En cualquier caso era solo un comentario personal, porque le sueles citar mucho en los articulos que escribes sobre el tema de teoria de cuerdas, y lo que no es, desde luego, es un representante del estado actual de la investigacion en Teoria de Cuerdas.

SantiagoSantiago

“deberían”… Estoy más que sorprendido de ver tantas faltas de ortografía en una página de ciencia.

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