Teoría M – Qué es, características, definición y concepto


La teoría M es un planteo concebido inicialmente por un matemático y físico de origen estadounidense llamado Edward Witten, quien combinó la noción de supergravedad y la teoría de supercuerdas llegando a identificar en ese marco once dimensiones (una decena de carácter espacial y la restante, una dimensión de tiempo).

Está planteada, desde la mirada de expertos en física teórica, como una hipotética teoría del todo en la cual se unifican las fuerzas fundamentales (es decir, las interacciones producidas entre partículas subatómicas) presentes en la naturaleza: la fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil, la gravedad y el electromagnetismo.

Este contenido se asienta en la teoría de cuerdas, un modelo que concibe a cada partícula como una cuerda pequeña que, en un espacio-tiempo que exige un mínimo de once dimensiones, es capaz de vibrar a una determinada frecuencia, imaginando a cada cuerda como un hilo de una única dimensión que, de acuerdo a cómo vibran, dan origen a las partículas subatómicas. La intención de implantar la teoría de cuerdas es darle explicación y una base que describa a la naturaleza cuántica, elemental, de la fuerza de gravedad.

La teoría M está concebida como una teoría del todo donde se nuclean la teoría de cuerdas, la supergravedad y, en definitiva, todas las fuerzas fundamentales considerando la existencia de once dimensiones.

Es importante tener presente que no todos los investigadores creen en la teoría M. Al rastrear repercusiones se encuentran numerosos cuestionamientos y críticas por la falta de desarrollo, inconsistencias, escasa solidez, etc.

Todavía queda mucho por investigar y descubrir en torno a la teoría M para lograr una aceptación de carácter universal, pero saber en qué consiste, cuáles son sus fundamentos y qué implicancias posee, entre otras cuestiones, es útil para ampliar los saberes generales y comprender algunas cuestiones asociadas a la cosmología, por ejemplo.

Cómo se llegó a la teoría M

Es necesario hacer una reconstrucción histórica de hallazgos científicos para poder explicar y entender cómo se llegó a la teoría M.

En primer lugar hay que recordar que, mucho antes del descubrimiento de los electrones, protones y neutrones (elementos definidos como partículas subatómicas), se consideraba que la porción más chica e imposible de fragmentar en la materia eran los átomos, concebidos pues como partículas elementales de esencia indivisible. Después se identificaron a los quarks (otros elementos diminutos de especial interés dentro de la física de partículas) y ganó relevancia la teoría cuántica de campos. En ella se trabaja con principios propios de la mecánica cuántica para explicar o aclarar determinados fenómenos enlazados a las interacciones entre partículas subatómicas.

Aprovechada por la cosmología, la teoría M resulta útil para comprender o intentar explicar desde el Big Bang hasta los agujeros negros, por ejemplo.

Con las hipótesis que más adelante le dieron identidad a la teoría de cuerdas tomaron fuerza las dimensiones espaciales, que se calculan en once aunque no todas puedan ser observables de manera directa. Como hay varios planteos constituyentes de teorías de cuerdas, Edward Witten aspiró a unificarlas conectándolas mediante dualidades, dándole así origen a la teoría M. Respecto a la elección de la letra y su significado, las posibilidades son múltiples, dado que se aceptan desde membrana y matriz hasta expresiones más humorísticas e informales.

Junto a Petr Horava, además, Witten enmarcó en una geometría especial a la teoría M para estudiarla en el espacio-tiempo bajo un límite conformado por una decena de dimensiones. Gracias a esto prosperó el reto de determinar una estructura matemática concreta para la teoría en cuestión y se avanzó en el traslado de la misma a la física del plano real.

Características

Más allá de la alusión a las cuerdas, en la teoría M están comprendidas tanto las estructuras bautizadas como P-branas (clasificación referidas a una suerte de membrana con una dimensión o más que, en la teoría de supercuerdas, simbolizan elementos físicos) como las D-branas (un modelo de P-brana especial unido a las cuerdas abiertas que se reconocen dentro de la teoría de cuerdas).

Juan Martín Maldacena, un físico teórico nacido en Argentina, ha analizado la teoría M, la gravedad cuántica y la teoría de cuerdas. Este experto propuso una correspondencia, conocida como conjetura AdS/CFT o correspondencia gauge-gravedad, donde conviven el espacio anti-de Sitter y la teoría de campo conformal (o teoría conforme de campos). Esta dualidad plasma exitosamente al principio holográfico, cuyo vínculo con la teoría de cuerdas por medio de la conjetura AdS/CFT ha permitido esclarecer enigmas sobre los agujeros negros.

Según la teoría de cuerdas, desde la partícula más diminuta hasta la más remota estrella está conformada por cuerdas. Hay expertos en física que consideran que esta teoría brinda herramientas para comprender el funcionamiento del universo.

Dificultades en torno a la teoría M

Todavía se intenta avanzar y consolidar a la teoría M pero hasta el momento faltan experimentación, disponibilidad de herramientas tecnológicas más avanzadas y recursos para poder analizar las dimensiones extras a baja energía, universos paralelos y cuerdas.

Quedan por delante desafíos ambiciosos para responder interrogantes y acumular pruebas que conduzcan hacia la ratificación y comprobación de sus postulados.

Desde hace tiempo, los esfuerzos científicos para verificar y formular mejor y más profundamente a esta teoría se respaldan tanto en la correspondencia AdS/CFT como en la llamada teoría de matrices.

También se ha intentado formular modelos del mundo considerando dos pares de dimensiones, maniobra que exige compactar las dimensiones adicionales de tiempo o espacio.

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