El estado actual de las predicciones en teoría de cuerdas

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La conferencia anual String Phenomenology se celebra todos los años desde 2002. Este año (String Pheno 2015) se celebró en Madrid, en el Instituto de Física Teórica (IFT), centro conjunto de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y del CSIC. El campo está bien vivo y coleando (“well and alive!” dice Fernando Quevedo). El progreso puede parecer lento, pero es continuo. Conforme pasan los años los progresos son realmente significativos.

Las charlas están dirigidas a expertos, pero creo que son muy interesantes (están disponibles en vídeo). Para un público inexperto recomiendo ver el vídeo de la charla de Fernando Quevedo, “Overview Talk,” String Phenomenology 2015, 8-12 June, Madrid [Video, Slides].

Dibujo20150725 Fernando Quevedo - spanish string theorist

Fernando Quevedo Rodríguez (nacido en Costa Rica (1956) pero criado en Guatemala) obtuvo su tesis doctoral en 1986 bajo la dirección de Steven Weinberg. Teórico de cuerdas se ha especializado en fenomenología (las predicciones de la teoría). En su charla en Madrid aprovecha su apellido para recordar una cita del gran Francisco de Quevedo y Villegas:

“Es cosa averiguada, así lo siente Metrodoro Chío y otros muchos, que no se sabe nada, y que todos son ignorantes, y aun esto no se sabe de cierto, que a saberse ya se supiera algo; sospéchase. Dícelo así el doctísimo Francisco Sánchez, médico y filósofo, en su libro cuyo título es Nihil Scitur, no se sabe nada. En el mundo hay algunos que no saben nada y estudian para saber, y estos tienen buenos deseos y vano ejercicio, porque al cabo solo les sirve el estudio de conocer cómo toda la verdad la quedan ignorando. Otros hay que no saben nada y no estudian porque piensan que lo saben todo; son destos muchos irremediables; a estos se les ha de invidiar el ocio y la satisfacción y llorarles el seso. Otros hay que no saben nada y dicen que no saben nada porque piensan que saben algo de verdad, pues lo es que no saben nada, y a estos se les había de castigar la hipocresía con creerles la confesión. Otros hay, y en estos, que son los peores, entro yo, que no saben nada, ni quieren saber nada, ni creen que se sepa nada y dicen de todos que no saben nada y todos dicen dellos lo mismo y nadie miente. Y como gente que en cosas de letras y sciencias no tiene que perder tampoco, se atreven a imprimir y sacar a luz todo cuanto sueñan.”

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En su charla Fernando Quevedo (director del ICTP, Centro Internacional Abdus Salam de Física Teórica) nos recuerda que la teoría de cuerdas es un paradigma que describe toda la física de partículas y todas las observaciones cosmológicas, y del que tenemos la esperanza que realizará predicciones firmes que podrán ser estudiadas mediante experimentos. En física de partículas la aproximación habitual es bottom-up (del infrarrojo al ultravioleta), mientras que la teoría de cuerdas presenta un esquema top-down (describe el ultravioleta, es decir, la escala de Planck, muy alejada de la escala que podemos explorar en el LHC). Como resultado muchas predicciones infrarrojas acaban sucumbiendo al avance de los experimentos (CMSSM) y de las observaciones (modelo inflacionario φ²).

Según Louis Zukofsky (1950), Einstein dijo que “Everything should be as simple as it can be, but not simpler” (“todo debería ser tan simple como sea posible, pero no más simple”). Fernando presenta de forma breve un resumen de todos los trabajos técnicos presentados en la conferencia.

Dibujo20150726 alpha-attractors - andrei linde

En cuanto a modelos inflacionarios, Fernando destaca los recientes modelos de Andrei Linde y Renata Kallosh basados en atractores-α, inspirados en ideas cuerdísticas. Estos permiten reconciliar los nuevos datos de BICEP2 y Planck en contra de la inflación caótica con las ideas originales de Linde. Para Quevedo las ventajas de estos modelos es que son compatibles con un gravitino (compañero supersimétrico del gravitón) de baja masa que podría estar al alcance del LHC. Más información en Andrei Linde, “Cosmological attractors and initial conditions for inflation,” [PDF slides], y Renata Kallosh, “alfa-attractors: Planck, LHC and Dark Energy,” [PDF slides].

Dibujo20150726 susy scenarios - fernando quevedo

En cuanto a las predicciones cuerdistas a baja energía (alcanzable por el LHC) hay muchos modelos que sugieren algunas partículas en la escala TeV. Modelos basados en teoría F, modelos heteróticos, tanto supersimétricos como no supersimétricos, modelos basados en variedades G2 y muchos otros modelos que podemos calificar de teorías efectivas de campos. La gran variedad de modelos alternativos tiene su ventaja, podemos predecir lo conocido fácilmente y predecir cualquier descubrimiento que haga el LHC, y su desventaja, las predicciones siempre serán consideradas postdicciones.

En cualquier caso, lo importante es que el campo de la fenomenología en teoría de cuerdas y teoría M está muy activo. Los avances son sostenidos, pero falta un principio físico que actúe como guía a la hora de sesgar el panorama. La historia de la física nos enseña que dicho principio físico no surgirá de la mente calenturienta de los físicos teóricos sentados en un sillón delante de hojas de papel y pantallas de ordenador. Será necesario que la Naturaleza nos ofrezca una pista en algún experimento.

1 Comentario

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Ramiro Hum-SahRamiro Hum-Sah

Muy interesante post como siempre.

Algo que en lo personal me inquieta es el estudio de la época inflacionaria desde supergravedad. Hace meses tuve la necesidad de estudiar el tema(de manera muy superficial) y me parecía muy forzado y antinatural. Puse en pausa la charla de Linde y estoy impresionado por lo erudito que es este hombre, el problema de realizar inflación caótica en supergravedad (N=1) es un problema teórico formidable y él ha encontrado la manera de hacerle frente Es admirable.

Por otro lado está la famosa dificultad de embeber una teoría de cuerdas en un fondo tipo de-Sitter. Entre las pocas cosas que me pude percatar está que la cantidad de modelos es gigante y todos son muy complicados desde los modelos híbridos, el fracaso de imprementar inflación natural hasta ese modelo del que ha hablado Molt sobre incorporar una “shift-symmetry” para añadir términos cuadráticos al superpotencial Kahler que no contribuyan como términos cinéticos y del que ya se lee mucho en la red. Tal vez lo interesante de este último es que hay cambios profundos en el superpotencial justificados por efectos no perturbativos para el potencial del campo axión, es decir, es un hecho que el problema con inflación (con problema me refiero a la “libertad de tomar la curva de energía del potencial prácticamente para acomodar lo que sea que los experimentos muestren”) se encuentra en que no es suficiente usar la aproximación cuasi-clásica a gravedad cuántica para describir el periodo inflacionario, se requiere más y tal vez sea una buena oportunidad para acomodar un modelo que funcione en SUGRA o esos modelos de inflación brana (también extraños).

De cualquier manera lo que dice Fernanado Quevedo es interesantísimo, la fenomenología se mueve. Sería fascinante que comenzaran a aparecer supercompañeros en el LHC yo pienso que sería tan maravilloso como cuando comenzaron a aparecer las partículas con extrañeza el siglo pasado :)

Hablando de fenomenología. Sería muy interesante que hablara usted Francis de Supersimetría no-natural, yo no tengo idea de que es esto pero parece que es algo importante y relevante para susy en la escala de los Tev.

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