Los padres de la supergravedad obtienen el Premio Breakthrough 2020 de Física Fundamental

Peter van Nieuwenhuizen (80, Stony Brook), Sergio Ferrara (74, CERN) y Dan Freedman (80, MIT y Stanford), los padres de la teoría de la supergravedad, reciben a partes iguales los 3 millones de dólares del Premio Breakthrough 2020 de Física Fundamental. Este galardón se concede a avances en Física Teórica y Física Matemática; a diferencia del Premio Nobel de Física, no se exige que sus predicciones hayan sido observadas en la Naturaleza. La combinación de la gravitación de Einstein con una supersimetría predice la existencia de un gravitino (fermión de espín 3/2 asociado al gravitón de espín 2), que habiendo sido buscado con ahínco, aún no ha sido observado; en opinión de muchos expertos, la supergravedad describe el universo a una escala de energía que no podemos explorar en la actualidad. Sin embargo, los avances matemáticos gracias a la supergravedad son ingentes.

Los tres galardonados recibirán su premio el próximo 3 de noviembre de 2019, junto a los premiados en Ciencias de la Vida y en Matemáticas, aún no anunciados. El físico y multimillonario Yuri Millner, uno de los fundadores del Premio Breakthrough, afirma que la supergravedad es una de las creaciones más profundas y más bellas de la física teórica; una obra que ha inspirado a otros físicos (y matemáticos) durante décadas, que podría contener verdades profundas sobre la naturaleza de la realidad. La supergravedad se publicó en 1976, aunque su germen se remonta a conversaciones en 1975 tras la publicación de las primeras teorías gauge supersimétricas (Daniel Z. Freedman, P. van Nieuwenhuizen, S. Ferrara, «Progress toward a theory of supergravity,» Phys. Rev. D 13: 3214 (1976), doi: 10.1103/PhysRevD.13.3214). Los galardonados demostraron que la supergravedad existía, es decir, que se podía construir una teoría de la gravitación con supersimetría; esto hoy nos puede parecer obvio, pero en su momento fue todo un hito.

La supergravedad fue la teoría de todo preferida a finales de los 1970, pero presentaba graves problemas; fue abandonada cuando dichos problemas fueron resueltos a principios de los 1980 por la teoría de cuerdas (que incorpora la supergravedad como límite clásico). Los críticos contra la teoría de cuerdas y la supersimetría, como Peter Woit o Sabine Hossenfelder, opinan que la justificación oficial del galardón es sensacionalista. Según ellos no se debería premiar una teoría física por sus aportes matemáticos; solo se debería premiar las que describan fenómenos físicos naturales; en su opinión, el galardón debería haber sido concedido en la categoría de matemáticas. Sin embargo, la mayoría de los premiados por el Breakthrough trabajan en teoría de cuerdas y temas relacionados, así que los nuevos galardonados no desentonan nada de nada con los demás.

El anuncio oficial del premio es «$3 Million Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics Awarded to Discoverers of Supergravity,» Breakthrough Prize, 06 Aug 2019 (por cierto, fue Edward Witten (IAS) quien llamó a los galardonados para anunciarles el premio). En los medios hay quienes, más o menos, están a favor del premio en la categoría de Física, como Philip Ball, «Supergravity Snags Super Award: $3-Million Special Breakthrough Prize,» Scientific American, 06 Aug 2019; Sarah Charley, «Breakthrough Prize awarded to architects of supergravity,» Symmetry, 06 Aug 2019; Ian Sample, «Supergravity pioneers win $3m Special Breakthrough prize,» The Guardian, 06 Aug 2019; Lubos Motl, «Milner millions for SUGRA,» The Reference Frame, 06 Aug 2019; entre otros. Sin embargo, la mayoría de los críticos hubieran preferido que fuera un premio en la categoría de Matemáticas, como Peter Woit, «Where We Are Now,» Not Even Wrong, 06 Aug 2019; Sabine Hossenfelder, «Special Breakthrough Prize awarded for Supergravity,» Backreaction, 06 Aug 2019; Zeeya Merali, «Speculative ‘supergravity’ theory wins US$3-million prize,» Nature 572: 162-163 (06 Aug 2019), doi: 10.1038/d41586-019-02397-8.

[PS 14 ago 2019] Por cierto, como dijo Alessandro Tomasiello, «Progress in Supergravity,» pre-Strings 2019 [PDF slides]: «Supergravity is a nice setup where to investigate reliably issues in GR. (…) Supergravity is a formalism, but it keeps evolving. Maybe its best formulation hasn’t even been found yet». En esta línea recomiendo leer a Matt von Hippel, «Breakthrough Prize for Supergravity,» 4 gravitons, 09 ago 2019. También me gustaría destacar que la supergravedad se está usando para calcular las ondas gravitacionales de relatividad general producidas por dos cuerpos compactos en movimiento espiral antes de su colisión mutua (en el límite post-minkowskiano, en lugar del usual límite post-newtoniano). [/PS]



19 Comentarios

  1. «[…] diferencia del Premio Nobel de Física, no se exige que sus predicciones hayan sido observadas en la Naturaleza.»

    Premio a la mejor propuesta filosofo-matematica entonces.

    A este ritmo volveremos a estudiar a los presocráticos y a los filósofos clásicos en clase de física.

    1. Deja los presocráticos para expertos, sin saber Griego clásico es perder el tiempo. Lo que no estaría mal es incluir a filósofos como T Kuhn, Feyerabend o Lakatos, conocer solo a K R Popper es muy limitante

    2. Samu, si no entiendes la diferencia entre los trabajos de los Físicos teóricos actuales y lo que hacían los filósofos muchos siglos atrás es que tienes un problema bastante grave (si aquellos vivieran en nuestra época y entendieran hasta donde estamos llegando probablemente sentirían tanto vértigo que desearían volver a su época de origen 🙂 Te aconsejaría que te pasaras más por arxiv y leyeras menos a Sa**** o Smo*** de lo contrario no pasarás de entender algo de la física del siglo XIX ( o ni siquiera eso).

    3. Samu:

      Curiosidad genuina: ¿Te genera alguna satisfacción exhibir que tu incapacidad de decir o pensar algo medianamente inteligente? o ¿Sólo te gusta trolear porque te falta atención?.

  2. Si una teoría «física» no verificada resulta muy productiva, entonces sus autores merecen un premio de «Física» Fundamental. Y si más tarde dicha teoría «física» es verificada, entonces esas personas merecerán además el Nobel de «Física».
    Mientras distingamos entre teorías físicas verificadas y no verificadas, yo no veo ningún problema.

  3. asi como los presocraticos fueron base para la logica formal y simbolica, para el razonamiento mas alla de las supersticiones, los avances matematicos nos fundamentan para seguir elaborando discursos logicos que aunque no esten describiendo la realidad, llevan alguna verdad que tarde que temprano descubriremos la parte real a que estan describiendo

  4. Creo que aún mucha gente no entiende que la Física moderna y las Matemáticas están tan inextricáblemente unidas que es imposible entender la una sin la otra. Einstein se preguntó como sería una teoría que llevara la invarianza de coordenadas hasta sus últimas consecuencias y cambió para siempre nuestra visión del Universo. ¿Porque no analizar que sucede si estudiamos simetrías más grandes? Visto en retrospectiva la idea de SUGRA es una «natural» ampliación del SM una vez descubierta la Supersimetría: La relatividad especial posee como simetría el grupo de Poincare (que a su vez es una ampliación del grupo de Lorentz), la relatividad general general «amplia» ese grupo incluyendo transformaciones globales de coordenadas. El SM posee el grupo de simetría gauge SU(3) x SU(2) x U(1). Desde el punto de vista de la física de partículas y los grupos de simetría ¿como podemos unificar el SM y la RG? Pues utilizando un grupo de simetría ampliado: la Supersimetría. Esta simetría mayor además podría cancelar los infinitos que aparecen al intentar cuantizar la gravedad. ¿Que sucede si exigimos por ejemplo que la acción de un campo escalar sea invariante bajo transformaciones supersimétricas locales? Entonces nos encontramos que necesitamos OBLIGATORIAMENTE la gravedad de la RG de Einstein, es decir, la Supergravedad es un puente entre el SM y la RG (quizás solo este profundo descubrimiento sobre las leyes fundamentales de la naturaleza ya merece el premio Milner). Es natural que en la época de su descubrimiento SUGRA fuese considerada un candidato muy serio para unificar la MC y la RG. Lamentablemente la mayoría de las teorías SUGRA están plagadas de infinitos, por cierto, alguien sabe que fue de SUGRA N=8 D=4 ¿se sigue estudiando su posible finitud?
    Otro hecho muy relevante es que ya poseemos una teoría capaz de eliminar los infinitos de SUGRA : la Teoría de Supercuerdas. El hecho de que SUGRA constituya un límite de baja energía de la teoría de cuerdas podría establecer un puente entre la Física de altísima energía de las cuerdas y nuestro mundo de baja energía y constituye otro claro indicio de que todo apunta a la teoría de cuerdas como única posibilidad para unificar las 4 fuerzas de la naturaleza. En resumen: SUGRA es un marco teórico Físico-Matemático que constituye una ampliación de teorías bien establecidas, que aporta información muy valiosa sobre como funciona la gravedad cuántica y que refuerza la validez de la Teoría de Cuerdas. ¿No es esto suficiente para merecer un reconocimiento general?

    1. Planck pregunta: «alguien sabe que fue de SUGRA N=8 D=4 ¿se sigue estudiando su posible finitud?» El año pasado se publicó que era finita (para D < 24/5) a cinco lazos (https://arxiv.org/abs/1804.09311); recuerda que se publicó su finitud a cuatro lazos (para D < 11/2) hace diez años (https://arxiv.org/abs/0905.2326). Se está trabajando en el cálculo a seis lazos, pero parece que se tardarán varios años en publicarlo. Como bien sabes, la opinión de muchos expertos es que (salvo que aparezca un "milagro") la teoría SUGRA N=8 en D=4 es divergente a siete lazos; por supuesto, esta conjetura no quedará confirmada hasta que se realice el cálculo (no creo que antes de una década de trabajo). De hecho, quienes trabajan en este campo confían en la existencia del «milagro».

      1. Muchas gracias Francis por la información, desconocía el progreso en este tema. Lástima que si se cumple lo que opinan los expertos esta teoría resultará en otro callejón sin salida, pero así funciona la ciencia… Nadie dijo que el camino hacia el «santo grial» de la Física fundamental fuera fácil. Un saludo.

        1. Te recomiendo, Planck, la lectura del breve Renata Kallosh, «An Update on Perturbative N=8 Supergravity,» https://arxiv.org/abs/1412.7117 . Para las teorías SYM 4D maximales la dimensión crítica es D < 4 + 6/L para L lazos; para L=4 lazos da D < 11/2, que coincide con SUGRA 4D maximal, sin embargo, para L=5 da D < 26/5 que difiere de SUGRA 4D maximal. Se ha conjeturado para las teorías SUGRA 4D maximales la dimensión crítica D < 2 + 14/L para L lazos; para L=5 da D < 24/5, que coincide con SUGRA 4D maximal; si está fórmula fuera cierta para todo L entonces para L = 7 sería D < 4 y SUGRA 4D maximal no sería finita. El "milagro" que comenté arriba es que falle el argumento que conduce a esta fórmula para L = 7 y que se confirme la finitud predicha por la simetría $latex E_{7(7)}$.

  5. Planck:

    La respuesta de Francis a vuestra pregunta ha sido muy buena. Sólo quisiera añadir comentarios de carácter moral sobre la importancia y sutilezas de esta clase de investigación.

    -El espectro de SUGRA N=8 D=4 es exactamente el mismo que el de la cuerda cerrada de tipo IIB ( compactificada en T^6 a nivel árbol y con el volumen del toro muy pequeño); esto podría dar pie a pensar (ingenuamente) que esta SUGRA va a resultar ser no renormalizable y debe ser completada a una teoría de cuerdas en el UV. Esto no es tan fácil.

    El problema es que se ha descubierto que no hay forma de trucar el espectro de la mencionada teoría de cuerdas para obtener SUGRA N=8 sin añadir más estados (modos KK y sus monopolos por poner ejemplos) aún en acoplo débil y tomando el tamaño de la cuerda pequeño https://arxiv.org/abs/0704.0777 .Es por esto que despierta cierta polémica; independientemente si SUGRA N=8 es finita o no, su límite a alta energía podría ser una teoría cuántica de la gravedad finita y no ser una teoría de cuerdas. Por eso es importante, porque debería ser investigación relevante para los detractores y los seguidores de la teoría de cuerdas. Mostrar un ejemplo o la imposibilidad de una cuántica de la gravedad consistente que no sea una teoría de cuerdas.

    – La teoría de cuerdas es una teoría cuántica de la gravedad perturbativamente finita y libre de anomalías. Pero es mucho más que sólo eso; la teoría de cuerdas es demostrablemente consistente aún de forma no perturbativa (AdS/CFT y el modelo BFSS son ejemplos de esto).

    Aún si SUGRA N=8 resulta ser finita en el ultravioleta eso no prueba que sea no-perturbativamente consistente. Y esto es relevante porque hay regiones en el espacio moduli de la teoría en donde existen agujeros negros BPS ligeros y no es obvio como estos avances puedan establecer su consistencia (o asegurar que no entren en la expansión perturbativa). https://arxiv.org/abs/1205.5768

    Moraleja: ¿Es SUGRA N=8 D=4 renormalizable?, ¿Está en el Swampland?, ¿Cuál es la razón profunda de su finitud hasta cinco loops?,, ¿Qué pasa con sus estados no perturbativos? todas estas preguntas son importantes y van al corazón de lo que significa «ser una teoría cuántica de la gravedad». Esto ejemplifica porque el premio del que habla la entrada está correctamente ganado, sin sus ganadores el camino ha preguntarnos esto habría sido diferente y una pena para la física teórica.

    Un premio bien ganado.

    Saludos amigo Planck.

  6. Amigo Ramiro, primero de todo agradecerte tu (como de costumbre) interesantísimo comentario. Me sorprende el paper que indicas donde se conjetura que N=8 SUGRA está en Swampland (aunque reconozco que no estoy muy puesto en este tema). ¿Significa esto que aún no está claro que SUGRA constituya el límite IR de cuerdas? Por otro lado, si se encontrase «el milagro» y SUGRA N=8 D=4 fuese finita para todos los «loop» ¿Como podría demostrarse que también es consistente no perturbativamente? No creo que actualmente muchos Físicos vean a SUGRA como un competidor serio a la teoría de cuerdas, por esto la imagen de que esta teoría es «efectiva» y constituye un límite de baja energía de cuerdas parece mucho más convincente aunque, como siempre, la naturaleza tendrá la última palabra. Un saludo Ramiro.

    1. Muy buenas preguntas Planck.

      ¿Es supergravedad N=8 D=4 el límite IR de una teoría de cuerdas? No puede serlo.

      Compactificando una teoría de cuerdas (IIB en T^6) sepuede obtener un espectro idéntico al de SUGRA N=8 en cuatro dimensiones; sin embargo, está demostrado que siempre se obtiene el espectro de estados de la mencionada supergravedad … más torres infinitas de otros estados (algunos provenientes de los modos de Kaluza-Klein de las dimensiones extra o de cuerdas abiertas con extremos en branas que «enrrollan» ciclos en el toro). El artículo de Ooguri que adjunté es básicamente la prueba.

      Lo que SI es consistente con teoría de cuerdas es SUGRA N=8 d=4 + (otros estados) en el sentido de ser el límite IR de una compactificación de una teoría de cuerdas. Pero SUGRA N=8 d=4 (sin estados extra) es una especie de «límite singular» donde compactificas una teoría de cuerdas a cuatro dimensiones y luego envías el volumen de las seis dimensiones extra a cero (no hay dimensiones extra). Esta última es la protagonista de esta historia ¿Es SUGRA N=8 d=4 (sin estados extra) renormalizable?

      SUGRA N=8 d=4 (sin estados extra) no tiene como completación UV una teoría de cuerdas.

      Este artículo https://arxiv.org/abs/hep-th/9811019 (página 23 sección 3.2) habla un poco más sobre la conicidencia de espectro de la cuerda cerrada tipo IIB y la mencionada SUGRA y además discute el origen de$\latex E_{7(7)}$ en dicho caso.

      ¿Como podría demostrarse que también es consistente no perturbativamente? Muy inteligente pregunta.

      La supergravedad en cuestión tiene estados no-perturbativos (en el artículo de Banks que adjunté hay ejemplos) que se vuelven ligeros en ciertas regiones del espacio de parámetros ¿Estropean estos la expansión perturvativa?, ¿Puede SUGRA dar un cálculo microscópico correcto de la entropía de sus agujeros negros BPS?. Por consistencia me refería a contestar esta clase de preguntas.

      Saludos estimado Planck. Siempre es un enorme placer leerte.

    2. Olvidé mencionar lo más importante y más obvio.

      SUGRA N=8 d=4 no puede describir nuestro mundo, por lo que la cuestión de su renormalizabilidad es una historia de (mucho) interés teórico. Con la teoría de cuerdas es diferente, esta sí tiene el potencial real para dar describir nuestro universo. Aún en los casos en los que SUGRA funciona, aparentemente, no puede ser toda la historia.

      1. Muchas gracias por tus respuestas Ramiro. No todos los días se encuentra a alguien con quien «hablar» sobre estos temas. Esta gran web tiene suerte de contar con tus comentarios. Un saludo.

        1. El placer de leerte es mío amigo Planck. Me llena de alegría y esperanza leer a personas que aprecian y entienden la ciencia que hay detrás del premio.

          Lo mejor para ti y los que quieres.

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 9 agosto, 2019
Categoría(s): ✓ Ciencia • Física • Noticias • Personajes • Physics • Science
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