CIENCIA › DIALOGO CON CARMEN NUÑEZ, ASTRONOMA

Las cuerdas que sostienen el mundo

En un ambicioso intento por explicar al mismo tiempo lo que sucede a nivel de las galaxias y a escala atómica, la “teoría de cuerdas” propone un universo fascinante: de continuas vibraciones y de casi una decena de dimensiones.

 Por Federico Kukso

En física, como en el resto de las ciencias, pero más que nada en física, hay teorías pequeñas, modestas y farragosas así como teorías vibrantes, fastuosas y deliciosamente elegantes, como la “teoría de cuerdas” (o string theory) que pretende, aún en construcción, explicar lo que ocurre tanto a grandes como a pequeñas escalas. Es de aquellas que aportan lo suyo a la hora de moldear nuestra imagen cambiante del universo, pero que lamentablemente muchas veces se encuentran enclaustradas y trabajadas por unos pocos. La doctora en Astronomía Carmen Núñez, investigadora del Conicet y del Departamento de Física (FCEyN, IAFE/UBA), es una de las científicas empeñada en divulgar esta teoría y desarrollarla a punta de lápiz y papel.

–“¿Qué es la teoría de cuerdas?” debe ser la pregunta que más le hacen.

–Sí. Y la respuesta es que no se sabe.

–¿Cómo es eso?

–La teoría de cuerdas es una teoría en construcción. Tiene varios elementos que permiten suponer que va a ser la “teoría final”, la que va a unificar las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza.

–Parece ser un poquitito ambiciosa...

–Efectivamente. Pero hay elementos que permiten pensar que se está por el buen camino. Aunque todavía no está hecha. O sea, es una teoría que por el momento no es exacta sino que es una aproximación a un resultado final.

–¿Y hay muchos que trabajan en ella?

–Hay muchos equipos en el mundo que estudian esto. Somos varios los grupos de “cuerdistas”.

–Cuando le preguntan qué es la teoría de cuerdas, ¿qué responde?

–Empiezo explicando que en la naturaleza hay cuatro fuerzas básicas: la gravedad, la electromagnética, la fuerza nuclear fuerte, que mantiene unidas a las partículas del núcleo atómico y la nuclear débil, que aparece en ciertas desintegraciones. Ahora, desde los setenta, existe una teoría –lo que se llama “el modelo estándar”– que, salvo la gravitación, permite presentar a las otras tres fuerzas como aspectos de un fenómeno único, unificarlas y en el proceso de la unificación no sólo se pudieron resolver problemas que tenían las teorías previas sino que también se pudieron predecir nuevos fenómenos, después observados.

–Bueno, pero queda afuera la gravitación.

–Justamente, la teoría de cuerdas unificaría la gravedad a las restantes. Unificaría la relatividad general (que es la teoría de la gravitación macroscópica, a grandes escalas) con la mecánica cuántica (a escala microscópica).

–Que hasta ahora no se podía.

–Exacto. Hasta el momento de todo intento unificatorio surgían inconsistencias. Eso indica que hace falta algo diferente.

–¿La teoría de cuerdas vendría a romper con todo lo anterior?

–Es una teoría que rompe con el paradigma de “partículas puntuales”. Hasta que se empezó a trabajar con esta teoría se suponía que las partículas elementales eran puntos, o sea, que no tenían dimensiones. La teoría de cuerdas, en cambio, propone que las partículas elementales tienen una dimensión, que son pequeñas cuerdas que vibran y que los distintos modos de vibración producen las distintas partículas que se observan a bajas energías. Estas vibraciones serían algo así como los distintos tonos de algún instrumento musical. En definitiva, es una idea un poco diferente, pero tampoco es que sea tan revolucionaria.

–Pero sí es una teoría muy “melódica”.

–Absolutamente.

–Superaría aquella metáfora según la cual se ve al universo constituido por ladrillos, o sea, las partículas elementales.

–No sé. Yo diría que se agrega un elemento previo a las partículas. Los ladrillos, los elementos más básicos, serían ahora las cuerdas. Pero la cosa no se queda ahí: ahora hasta hay una teoría llamada “teoría M”, que habla de elementos de mayor dimensionalidad que las cuerdas, como membranas. Se dice que la teoría de cuerdas evolucionó hacia la teoría M.

–¿La “M” a qué se refiere?

–Hay varias acepciones. “M” de madre, de membrana, de milagro porque pensaban que no la iban a encontrar y porque resuelve ciertos problemas de una manera que parece un milagro. Y también se refiere a “misterio”, la acepción que más me gusta.

–Todo esto es muy antiintuitivo, ajeno a la experiencia sensible. No me diga que esta teoría además habla de más dimensiones de las que conocemos.

–Así es. Pero eso no es nuevo: la idea de que hay más de cuatro dimensiones ya se propuso a principios del siglo XX. Albert Einstein fue uno de los que intentó unificar la relatividad general con el electromagnetismo. En realidad tenía problemas con la mecánica cuántica, pensaba que era una teoría incompleta. Y ya hablaba de cinco dimensiones. Pero cuando se descubrieron las fuerzas fuerte y débil se vio que ya cinco dimensiones no eran suficientes. Ahora se habla de diez u once dimensiones. Ese número parece ser el número más o menos apropiado si se quiere dar con una teoría consistente.

–Pero eso no se ve.

–Ocurre que no son macroscópicas.

–¿Cómo se estudia todo esto?

–Mucho lápiz y papel. Es que no hay experimentación. Las energías que se necesitan para probar esta teoría son enormes.

–¿Y cómo ve la comunidad científica una teoría sin evidencia empírica?

–El número de cuerdistas en el mundo ha crecido enormemente desde 1984, que es cuando empezaron a aparecer esos elementos promisorios de la teoría que mencionaba al principio. Y sigue creciendo. Sin embargo, el hecho de que después de 20 años no haya evidencia empírica hace que algunos no le tengan mucho respeto. Especialmente entre los físicos experimentales, aunque también algunos teóricos. Mi respuesta es que ésta es la mejor teoría que tenemos por ahora. Además, no es el primer caso en el que hay una teoría antes de la existencia de evidencia. Ocurrió con los agujeros negros predichos por Laplace en el siglo XVIII y recién ahora empieza a haber evidencia de que pueden existir agujeros negros. A Laplace seguramente le habrán dicho que estaba loco.

–Los agujeros negros en la teoría de cuerdas tienen un rol protagónico.

–Es que es donde se manifiesta por excelencia esta incompatibilidad entre la mecánica cuántica y la relatividad. Allí hay mucha materia concentrada en una región muy pequeña del espacio. Entonces, uno necesita aplicar la relatividad general y la mecánica cuántica. Sería como un laboratorio a gran escala.

–¿Qué es la red [email protected]?

–Es una red de científicos argentinos que aglutina a los investigadores de teoría de cuerdas. Entre mes o mes y medio organizamos reuniones. Llena un agujero importante que es el hecho de que aquí hay una comunidad muy chica y es difícil encontrar gente para conversar sobre estos temas.

–A la típica pregunta “para qué sirve” la teoría, ¿qué responde?

–Que con estos estudios teóricos uno nunca sabe cuándo van a poder aplicarse a algo. Apolonio descubrió las cónicas (hipérbola, parábola, elipse) en el siglo III a. C., casi veinte siglos antes de que Kepler las aplicara para explicar los movimientos de los planetas.

–¿Cuánta gente trabaja en teoría de cuerdas en la Argentina?

–Digamos “pocos”, para no herir susceptibilidades. Como me dijo alguna vez mi director de posdoctorado, en Latinoamérica siempre iba a ser bueno que hubiera alguien que pudiera enseñar esta teoría.

–Y usted lo cumplió.

–Sí, en gran medida creo que mi contribución es tratar de formar gente para que, al menos, puedan estar al día con los últimos descubrimientos.

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