El siglo XX marcó el surgimiento de dos modelos teóricos de la física, la teoría de la relatividad general de Einstein y la mecánica cuántica, que probaron ser suficientes para describir o explicar la mayoría de los fenómenos observados en el universo, desde las partículas elementales, pasando por los átomos, hasta la evolución de las estrellas y del universo en su totalidad.
Sin embargo, como sabe cualquier aficionado a las ciencias y a la física, algunos misterios permanecieron a pesar de los fundamentos de la mecánica cuántica y la relatividad general: problemas como los núcleos atómicos, los agujeros negros, la energía oscura y los inicios del universo.
La teoría de cuerdas es un modelo teórico que surge para intentar responder algunas de estas cuestiones.
Las fuerzas fundamentales
Existen cuatro fuerzas fundamentales en el universo:
- Fuerzas nucleares
- Fuerzas electromagnéticas
- Fuerzas débiles
- Fuerzas de gravedad
Cada una de estas fuerzas se produce por una partícula elemental que actúa como portadora de dicha fuerza. La más conocida de estas partículas es el fotón, una partícula de luz que incide en las fuerzas electromagnéticas. Las fuerzas nucleares residen en ocho partículas conocidas como gluones, mientras que tres partículas conocidas como W+, W- y Z son las portadoras de las fuerzas débiles.
En el caso de las fuerzas de gravedad, la partícula elemental se conoce como gravitón.
- Ver también: «¿El descubrimiento de la quinta fuerza de la naturaleza?»
El comportamiento de todas estas fuerzas y partículas son conocidas con gran precisión gracias al modelo estándar de la física de partículas, excepto por una de ellas: la gravedad.
Por diferentes razones, las fuerzas de gravedad, la más común en nuestras vidas cotidianas, han resultado bastante más difíciles de describir en términos microscópicos.
La teoría de cuerdas pretende erigirse como la principal teoría cuántica de la gravedad.
¿En qué consiste la teoría de cuerdas?
El modelo parte del postulado de que, lo que en física teórica se considera una partícula, es decir, una masa puntual, una idealización de un elemento sin dimensiones, puede también ser considerado como un objeto unidimensional, al que se llama cuerda.
Todas las partículas elementales del modelo estándar serían simplemente manifestaciones diferentes de este elemento, una cuerda.
La teoría de cuerdas las describe como objetos que se propagan en el espacio e interactúan entre sí. La cuerda puede imaginarse como un segmento de una cuerda común, o como un filamento, que puede vibrar de diferentes formas, a diferencia de una masa puntual que sólo puede moverse. Estas diversas vibraciones, o «estados vibracionales» son los que definen qué tipo de partícula elemental estamos observando.
En un microscopio regular observamos a las partículas elementales como fotón, electrón, etc, por su carga eléctrica y la fuerza que porta, pero si la teoría de cuerdas es correcta, todas estas partículas pueden ser consideradas iguales (una cuerda), aunque las variaciones en el modo en que vibran determinan su comportamiento y la fuerza que portan.
Existen diferentes versiones de la teoría de cuerdas, muchas todavía en desarrollo, variaciones que incluyen ambigüedades entre sí pero que a su vez han dado a otras nuevas teorías que intentan unificarlas, teorías ampliadas como la de supercuerdas o la Teoría M, pero no hay todavía evidencia experimental de que sea una descripción correcta, más allá de que suene factible.
El potencial que tiene es inmenso, dado que podría dar una descripción completa, unificada y consistente de la estructura fundamental de nuestro universo, lo que ha llevado a que se le llame también la teoría del todo.
Demostraría que el universo entero está formado por cuerdas.
- Ver también: «¿La teoría M puede explicar el Universo?»