La teoria del tot (II)

En un article anterior vam parlar de l’actual situació en què es troben els científics per descobrir una possible teoria unificada. També vam veure les necessitats que es donen per descobrir-la, com les tres possibilitats que ens informen si algun dia serem o no capaços de formular-la.

Doncs bé, ara ens centrarem en la que és l’actual (i de ja fa uns anys) màxima aspirant a convertir-se en la teoria de la unificació: La teoria de cordes.

Teoria de cordes:

Hem après que tot allò que ens envolta en aquest món és matèria. La matèria, ens van explicar en el seu moment, està formada d’àtoms. La teoria atòmica tan sols fou un pensament filosòfic fins que no es desvetllà la seva presència en tot allò que veiem i, que a causa de la seva mida microscòpica, no podem veure. Posteriorment s’establí que els àtoms estaven formats per electrons i protons, no obstant, al introduir-se el neutró, posteriorment també ho feren els quarks, que tot i no aparèixer en la majoria de llibres de text, són els components més petits que coneixem que formen la matèria.

Però, i després dels quarks??

Hi ha alguna cosa més ínfima que un quark? No i sí. No, que actualment sigui demostrable o s’hagi demostrat, doncs la ciència de veritat és la que es sustenta en teories comprovables, i de moment no s’ha comprovat que hi hagi un constituent inferior al quark. I sí, si aquesta pregunta li realitzem, per exemple, a Brian Greene, considerat el físic màxim impulsor de la teoria de cordes.

La teoria de cordes, o supercordes, estableix que tota la matèria està formada per cordes. Tot i que no desmenteix la existència dels àtoms, diu que aquests estan formats per cordes. Però no ens confonem, no són cordes com les que nosaltres puguem trobar-nos per algun racó de casa, no tan sols per tractar-se de cordes d’energia (o filaments d’energia) sinó perquè es suposa que són milers de milers de milions de vegades més petites que qualsevol corda normal.

El model principal de corda o supercorda, és semblant al d’una goma de pollastre. Tancada per les puntes i en forma circular irregular.

Com funcionen les cordes??

Aquests microscòpics filaments d’energia vibren amb major o menor intensitat depenent de la massa total que tingui l’àtom. A un àtom pesat, les seves cordes vibraran amb més energia que no pas en un àtom més lleuger, posat que traduïm un augment de l’energia com un augment de la massa.

El fotó és l’única partícula que no té massa (és nul·la). Per a explicar aquest esdeveniment podem utilitzar dos raonaments basats en dues teories. Un fa referència al camp de Higgs (que veurem en futurs articles), on el fotó no rep cap resistència per part d’aquest i per tant no se li atribueix massa, i l’altre, com s’escau en aquest post, a la teoria de cordes, on es suposa que les cordes constituents dels fotons tenen una vibració nul·la (o quasi nul·la), fent que la partícula no tingui gens de massa (i per això pot anar a la velocitat de la llum).

Fins a cinc variables:

La teoria de cordes s’ha anat desenvolupant durant els últims 50 anys. Tant de temps ha provocat que a la mateixa teoria se li presentin 5 de diferents (basades en la original). Podríem dir que la teoria es separa en cinc variables.

Distribució de les variables teories de cordes que es basen en l'original teoria de cordes

• Tipus I: Podem considerar les cordes tant obertes com tancades, a més, no tenen una orientació.
• Tipus II: En aquest cas les cordes són tancades, tenen una orientació i presenten una supersimetria.
• Tipus III: Les cordes són tancades, orientades i presenten una simetria d’esquerra a dreta.
• Tipus IV: També són tancades i orientades però sense simetria quiral.
• Tipus V: Les cordes són tancades, però les seves excitacions independents provoquen l’existència de 16 dimensions a diferència de les quatre que coneixem.

Més dimensions:

Com podem observar, l’últim tipus de teoria de cordes implica l’existència de 16 dimensions a comparació de les 4 que coneixem, o simplement notem. Si fem memòria, les dimensions perceptibles són les de: esquerra-dreta, amunt i a dalt, davant i enrere (i viceversa en tots els casos). I la quarta és el temps, que tot i no poder veure’l, si en notem el seu pas. Però què passa amb aquestes altres 12 dimensions??

El màxim impulsor d’aquesta teoria argumentà en el seu moment que les 12 dimensions desconegudes corresponen a una mida ínfima (de l’ordre de la longitud de Planck, 10-35m). I quina és la necessitat d’aquestes 12 dimensions??

Doncs bé, pel que sembla ser, hi ha cordes que es recargolen en dimensions més petites que elles, i n’hi ha d’altres que ho fan en dimensions més grans. És per això, que si no apareguessin aquestes 12 dimensions addicionals, aquestes cordes no es podrien moure.

Però per què la considerem una teoria de la unificació?

Si recordem l’article corresponent a; La teoria del tot ( I ), veurem com una de les funcions (i la major) que ha de complir és poder unir la relativitat amb la mecànica quàntica. Dit d’una altra manera, hauria d’aconseguir (i és el que ens proporciona la teoria de cordes) que les tres forces; electromagnetisme, nuclear forta i nuclear dèbil es poguessin unir amb la gravetat (de la qual es suposa que la seva partícula és el gravitó). I com que aquesta teoria suposa que els components fonamentals del món físic són cordes de mida inferior a un nucli atòmic, les interaccions entre aquests aquestes quatre forces (de composició de corda) serien possibles.

Una teoria actualment indemostrable:

Tot i que la teoria de cordes sembla ser la màxima aspirant a convertir-se en la teoria de la unificació, no se’n pot comprovar els seus ingredients; les cordes. Per això, com diem en el principi, és una teoria que no es sustenta en la demostració, sinó en la hipòtesi.

Les cordes, són d’una mida tan reduïda (milers de milions de vegades més petites que un àtom), que actualment es necessitarien uns microscopis milers de milers de vegades més potent que qualsevol gran microscopi d’aquests temps, per comprovar la seva existència.

Per això el dubte està en; Serem algun dia capaços d’observar una corda si realment existeixen?

1 Tot i que esmentem que les cordes són els components més petits, parlem posteriorment sobre dimensions més petites que les cordes. És possible ja que una dimensió no és matèria.