🪢 Este nuevo enfoque de la teoría de cuerdas podría finalmente explicar nuestro Universo

La teoría de cuerdas ha sido considerada durante mucho tiempo como la mejor candidata de los físicos para describir la naturaleza fundamental del Universo. Sin embargo, a principios del siglo XXI, se hizo evidente que la mayoría de las versiones de la realidad descritas por sus ecuaciones no coinciden con las observaciones de nuestro propio Universo.

Las predicciones de la teoría de cuerdas convencional son incompatibles con la observación de la energía oscura, que parece acelerar la expansión de nuestro Universo. Tampoco concuerdan con las teorías viables de la gravedad cuántica, prediciendo en cambio un vasto 'pantano' de universos imposibles.


Un nuevo análisis de Eduardo Guendelman, físico de la Universidad Ben-Gurión del Néguev en Israel, muestra que un subconjunto exótico de modelos de cuerdas podría ofrecer una salida a este pantano. En estos modelos, la tensión de las cuerdas se genera dinámicamente.

En la década de 2000, los teóricos de cuerdas se dieron cuenta de que las ecuaciones de la teoría no describen un solo universo, sino un número vertiginoso de 10⁵⁰⁰ soluciones posibles. Cada una de estas soluciones corresponde a un universo con sus propias partículas y fuerzas, creando lo que se conoce como el 'paisaje' de la teoría de cuerdas.

En 2005, se descubrió que este paisaje está rodeado por un 'pantano' de soluciones que, aunque parecen viables, en realidad son incompatibles con cualquier teoría funcional de gravedad cuántica. Para distinguir el paisaje del pantano, se propusieron 'restricciones de pantano'.

Guendelman publicó un artículo en The European Physical Journal C que muestra que cierto subconjunto exótico de teorías de cuerdas podría describir mejor nuestro universo real. En estos modelos, la tensión de las cuerdas y la escala de Planck se vuelven dinámicas, debilitando las restricciones del pantano.

¿Qué es la teoría de cuerdas?

La teoría de cuerdas es un enfoque teórico en física que intenta describir las partículas elementales como pequeñas cuerdas vibrantes. Estas cuerdas pueden vibrar a diferentes frecuencias, cada frecuencia correspondiendo a una partícula diferente.

Esta teoría busca unificar las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. Promete una descripción coherente del Universo tanto a escala cuántica como cosmológica.

Sin embargo, la teoría de cuerdas requiere la existencia de dimensiones espaciales adicionales, más allá de las tres que conocemos. Estas dimensiones adicionales están compactificadas, es decir, enrolladas sobre sí mismas a escalas tan pequeñas que escapan a nuestra percepción directa.

A pesar de su elegancia matemática, la teoría de cuerdas aún no ha sido confirmada por pruebas experimentales. Por lo tanto, sigue siendo una de las vías más prometedoras, pero también una de las más especulativas, de la física teórica.

¿Por qué la energía oscura plantea un problema para la teoría de cuerdas?

La energía oscura es una forma de energía hipotética que explicaría la aceleración de la expansión del Universo. Su existencia se deduce de observaciones astronómicas, pero su naturaleza exacta sigue siendo un misterio.

En el marco de la teoría de cuerdas convencional, la energía oscura plantea un problema porque parece incompatible con las 'restricciones de pantano'. Estas restricciones limitan los tipos de universos que la teoría puede describir de manera coherente con la gravedad cuántica.

Los modelos convencionales de la teoría de cuerdas predicen que la energía oscura debería ser mucho más débil de lo que se observa, o incluso inexistente. Esto sitúa a nuestro Universo en el 'pantano' de soluciones teóricamente imposibles.

Los trabajos de Guendelman sugieren que modelos con una tensión dinámica de las cuerdas podrían sortear este problema. Al hacer que la escala de Planck sea dinámica, estos modelos debilitan las restricciones y abren el camino a una descripción coherente de la energía oscura.