Estudiar superconductores usando teoría de cuerdas

Artículo publicado por Kevin Harnett el 21 de enero de 2016 en Quanta Magazine

El físico Subir Sachdev toma prestadas herramientas de la teoría de cuerdas para comprender el desconcertante comportamiento de los superconductores.

La teoría de cuerdas se ideó como una forma de unir las leyes de la mecánica cuántica con las de la gravedad, con el objetivo de crear la aclamada “teoría del todo”.

Subir Sachdev está tomando ese “todo” literalmente. Está aplicando las matemáticas de la teoría de cuerdas a un gran problema del otro extremo de la física — el comportamiento de un tipo potencialmente revolucionario de materiales conocido como superconductores de alta temperatura.

Superconductor

Levitación magnética superconductora

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La Teoría de Cuerdas se une a la Gravedad Cuántica de Bucles

Artículo publicado por Sabine Hossenfelder el 12 de enero de 2016 en Quanta Magazine

Las dos principales candidatas a una “teoría del todo”, que durante mucho tiempo se pensó que eran incompatibles, podrían ser las dos caras de la misma moneda.

Ocho décadas han pasado desde que los físicos se dieron cuenta de que las teorías de la mecánica cuántica y la gravedad no encajaban entre sí, y el misterio de cómo combinarlas sigue sin resolverse. En las últimas décadas, los investigadores han trabajado en el problema en dos vertientes distintas — la teoría de cuerdas, y la gravedad cuántica de bucles — que se consideran incompatibles por aquellos que las estudian. Pero ahora, algunos científicos defienden que unir fuerzas es la forma de avanzar.

Strings For Everything

Una Teoría del Todo Crédito: Rein Nomm

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Una disputa física acude a la filosofía buscando ayuda

Artículo publicado por Davide Castelvecchi el 23 de diciembre de 2015 en Nature News

La teoría de cuerdas está en el corazón de un debate sobre la integridad del propio método científico.

¿La teoría de cuerdas es ciencia? Físicos y cosmólogos han estado debatiendo la cuestión durante la última década. Ahora, la comunidad acude a la filosofía buscando ayuda.

A principios de este mes, algunos de los físicos inmersos en la disputa se reunieron con filósofos de la ciencia en un inusual taller destinado a abordar la acusación de que algunas ramas de la física teórica se han desvinculado de las realidades de la ciencia experimental. A juicio está la integridad del método científico, así como la reputación de la ciencia entre el público general, dicen los organizadores del taller.

Con sede en la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich, en Alemania, del 7 al 9 de diciembre, el taller apareció como resultado de un artículo de Nature de hace un año, en el cual, el cosmólogo George Ellis, de la Universidad de Ciudad del Cabo, en Sudáfrica, y el astrónomo Joseph Silk, de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, lamentaban un “giro preocupante” en la física teórica (G. Ellis and J. Silk Nature 516, 321–323; 2014).

“Enfrentados a las dificultades de aplicar las teorías fundamentales al universo observado”, escriben, algunos científicos defienden que “si una teoría es lo bastante elegante y explicativa, no hay necesidad de ponerla a prueba de forma experimental”.

El primero entre los temas a debatir estaba la comprobabilidad. Para que una teoría científica se considere válida, a menudo se requiere a los científicos que haya un experimento que, en principio, pueda descartarla — o “falsarla”, como propuso el filósofo de la ciencia Karl Popper en la década de 1930. En su artículo, Ellis y Silk señalan que en ciertas áreas, algunos físicos teóricos se han desviado de este principio — e incluso defienden que debería relajarse.

El dúo cita a la teoría de cuerdas como el ejemplo principal. La teoría reemplaza a las partículas elementales por cuerdas infinitesimales para reconciliar teorías aparentemente incompatibles que describen la gravedad y el mundo cuántico. Las cuerdas son demasiado pequeñas para detectarlas usando la tecnología actual — pero algunos defienden que merece la pena seguir investigándola haya o no experimentos capaces de medir sus efectos, dado que parece ser la solución “correcta” a muchos problemas.

Silk y Ellis también desafiaron a otra teoría que parece haber abandonado el ‘Popperismo’: el concepto de multiverso, en el cual, el Big Bang generó muchos universos — la mayor parte de los cuales serían radicalmente distintos del nuestro.

Pero en la charla de apertura del taller, David Gross, físico teórico de la Universidad de California, en Santa Barbara, estableció una distinción entre ambas teorías. Clasificó la teoría de cuerdas como comprobable “en principio” y, de este modo, perfectamente científica, dado que las cuerdas son potencialmente detectables.

Mucho más problemáticos, dice, son conceptos como los de multiverso, dado que los otros universos que se postulan probablemente no pueden observarse desde el nuestro,ni siquiera teóricamente. “Defender que [la teoría de cuerdas] no es ciencia debido a que no es comprobable en este momento es absurdo”, comenta Gross, que compartió el Premio Nobel de 2004 por su trabajo sobre la fuerza nuclear fuerte, que está satisfactoriamente comprobada en experimentos, y también hizo importantes contribuciones a la teoría de cuerdas.

El asistente al taller Carlo Rovelli, físico teórico de la Universidad Aix-Marseille, en Francia, está de acuerdo en que sólo porque la teoría de cuerdas no sea comprobable ahora, no significa que no merezca la pena el tiempo de los teóricos. Pero el objetivo principal de Ellis y Silk fueron las observaciones realizadas por el filósofo Richard Dawid de la Universidad Ludwig Maximilian en su libro String Theory and the Scientific Method (Cambridge Univ. Press, 2013). Dawid escribe que los teóricos de cuerdas había empezado a seguir los principios de la estadística bayesiana, que estima la probabilidad de que una predicción sea cierta en base a un conocimiento previo, y luego revisa esta estimación conforme se adquiere nuevo conocimiento. Pero, según apunta Dawid, los físicos han empezado a usar factores puramente teóricos, tales como la consistencia interna de la teoría, o la ausencia de alternativas creíbles, para actualizar las estimaciones, en lugar de basar esas revisiones en los datos reales.

Debate dinámico

En el taller, Gross, que ha sugerido que una carencia de alternativas a la teoría de cuerdas hace que tenga más probabilidades de ser correcta, debatió con Rovelli, que ha trabajado durante años en una alternativa conocida como Gravedad Cuántica de Bucles (LQG). Rovelli se opone frontalmente a la suposición de que no hay alternativas viables. Ellis, mientras tanto, rechaza la idea de que los factores teóricos aumenten las probabilidades. “Mi respuesta al bayesianismo es: las nuevas pruebas deben ser experimentales”, señala.

Otros señalaron distintos problemas alrededor del uso de la estadística bayesiana para apuntalar la teoría de cuerdas. Sabine Hossenfelder, física del Instituto Nórdico de Física Teórica, en Estocolmo, dijo que la popularidad de la teoría puede haber contribuido a la impresión de que es la única opción. Pero la teoría de cuerdas probablemente logró esta inercia gracias a razones sociológicas, explica: los jóvenes investigadores pueden haberse decantado por ella debido a que las perspectivas laborales son mejores que en un campo menos conocido, por ejemplo.

El historiador de la ciencia Helge Kragh de la Universidad de Aarhus en Dinamarca esbozó una perspectiva histórica. “Se ha sugerido con anterioridad que necesitamos ‘nuevos métodos para la ciencia’, pero los intentos de reemplazar la comprobabilidad empírica por algún otro tipo de criterio, siempre fallaron”, señala. Pero, al menos, el problema está confinado a unas pocas áreas de la física, añade. “La teoría de cuerdas y la cosmología del multiverso no son más que una pequeña parte de lo que hacen los físicos”.

Esto no sirve de consuelo a Rovelli, que enfatizó la necesidad de una clara distinción entre las teorías científicas bien establecidas mediante experimentos, y aquellas que son especulativas. “Es algo muy malo cuando la gente te para por la calle y te dice: ‘¿Sabías que el mundo está hecho de cuerdas y que existen mundos paralelos?’”.

Al final del taller, los físicos no parecían estar más cerca de llegar a un acuerdo. Dawid — que co-organizó el evento junto a Silk, Ellis y otros — dice que no espera que la gente cambia de idea de una forma fundamental, pero espera que la exposición a otras líneas de razonamiento puedan “dar como resultado un ligero cambio de enfoque”. Ellis sugiere que un formato más inmersivo, tal como una escuela de verano de dos semanas, pueda tener más éxito para generar consenso.

Buscando cuerdas dentro de la inflación

Artículo publicado por Troy Rummler el 27 de agosto de 2015 en Symmetry Magazine

Teóricos del Instituto de Estudios Avanzados han propuesto un camino para avanzar en la búsqueda de una forma de poner a prueba la Teoría de Cuerdas.

Dos teóricos han propuesto recientemente una forma de buscar pruebas para una idea famosa por ser imposible de comprobar: la Teoría de Cuerdas. Implica buscar partículas que estaban por el universo hace 14 000 millones de años, cuando nuestro minúsculo universo sufrió un desmesurado crecimiento, para lo que usó 15 000 millones de veces más energía que una colisión en el LHC.

Los científicos no pueden poner el LHC a esas energías, ni siquiera a una que se le acerque. Pero podrían, posiblemente, observar pruebas de estas partículas a través de estudios cosmológicos, con los avances tecnológicos adecuados.

Cuerdas Cósmicas

Cuerdas cósmicas Crédito: Sandbox Studio

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