Avance en la búsqueda de una teoría que describa todo el universo

Albert Einstein se pasó la mitad de su vida, la segunda mitad, intentando alcanzar un prodigio científico que tal vez era imposible: unir su irreprochable teoría de la gravedad. con la mecánica cuántica, igualmente irreprochable, que describe el universo a escala atómica. No logró Einstein su sueño de enlazar las leyes físicas del macrocosmos con las del microcosmos, sueño convertido en una aspiración de muchos, científicos dedicados, como él, a descubrir cómo funciona el universo.Uno de los intentos más llamativos de alcanzar esta unificación surgió hace 20 años, se denomina teoría de supercuerdas y se han ido explorando sus posibilidades con vaivenes, avances y atolladeros, en medio de fuertes críticas de sus detractores. Pero en los últimos meses el mundillo de las supercuerdas está viviendo un gran revuelo surgido a raíz del descubrimiento de unas técnicas fisico-matemáticas que podrían, dicen sus defensores, ser una clave para dar un paso decisivo hacia el sueño de Einstein.

Para discutir estos últimos avances se ha celebrado en Madrid, en la Universidad Autónoma, la reunión String Duality. "La teoría de supercuerdas parece ser, hasta ahora, la única forma de tener una teoría cuántica consistente con la gravedad", afirma Paul Townsend, de la Universidad de Cambridge (Reino Unido),y uno de los 40 especialistas internacionales asistentes a la reunión, organizada por los españoles Enrique Álvarez, Luis Ibáñez y Cesar Gómez.

Complejidad técnica

La teoría de supercuerdas, de enorme complejidad técnica y difícil de comprender para cualquiera que no esté volcado en sus entramados matemáticos, postula que las partículas elementales, como los electrones o los quarks (que integran los núcleos de los átomos), no son puntos, como sostiene el marco teórico convencional, sino cuerdas increíblemente pequeñas que, al vibrar, generan las propiedades de las partículas. "Las cuerdas son objetos unidimensionales extendidos que evolucionan en el espacio-tiempo", dice Sergio Ferrara, un gran experto presente en la reunión de Madrid. La evolución de estos objetos sólo es consistente en 10 dimensiones, apuntando uno de los aspectos más sorprendentes de la teoría.El problema es que, a diferencia de teorías como el modelo estándar -que explica la interacción de fuerzas y partículas- en el cual los físicos han sido capaces de extraer predicciones contrastables en laboratorios-, en el marco de las supercuerdas no se ha logrado hacer predicciones verificables con experimentos. Es decir, que todo este esfuerzo puede acabar siendo un excelente ejercicio especulativo, como vaticinan muchos científicos.

Un serio inconveniente que ahora confían en poder superar con los avances discutidos en Madrid (y antes y después en reuniones similares celebradas o programadas en todo el mundo) era la dificultad de hacer cálculos detallados. "Estos avances son nuevas herramientas para solucionar la teoría de cuerdas más allá de las aproximaciones usuales", decía en Madrid Sergio Ferrara, del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) y uno de los más destacados especialistas en supercuerdas.

Estas nuevas herramientas se denominan dualidades y son como diccionarios que permiten a los físicos traducir sus cálculos, realizados en marcos teóricos a sequibles, a marcos en que las técnicas normales no funcionan. Es como si sabiendo calcular la electricidad y no el magnetismo: al descubrir que ambas fuerzas son dos caras de la misma moneda, se traducen las cantidades de una a otra haciendo abordable el problema. La emoción actual está en ver si efectivamente las nuevas técnicas de cálculo permiten hacer predicciones verificables experimentalmente.

"Quizá algunos aspectos de la teoría no estén tan lejos de los experimentos...", dice Townsend. Ferrara recuerda que en las observaciones astrofísicas es posible probar teorías de física del partículas. "Lo que vemos hoy en el universo es el resultado de lo que existió previamente, y una forma de abordar estas teorías es pensando en el universo dando marcha atrás, hacia estados en que las densidades y las energías son cada vez mayores, hasta llegar a un momento en que todos los efectos predichos por la teoría de supercuerdas se convierten en importantes. En este sentido, el universo es un laboratorio en que probar teorías".

Con renovadas esperanzas, los físicos de supercuerdas creen poder avanzar ahora hacia una descripción unificada de todas las fuerzas del universo y de todas las partículas elementales que forman la materia hacia una teoría del todo. "Creemos que tiene que existir esta unificación porque se ha unificado la radiactividad con el electromagnetismo en la teoría electrodébil confirmada experimentalmente", explica Townsend.

Alguna conexión

"También hay una teoría, aunque menos buena, denominada cromodinámica cuántica, para las fuerzas nucleares, y parece natural que haya una teoría cuántica de la gravedad", continúa el experto británico. "Lo interesante de las supercuerdas es que al intentar hacerla se logra la unificación de la gravedad con las otras fuerzas, parece que hay alguna conexión en algún sentido". Efectivamente, la física ha dado pasos prodigiosos en el camino de estas unificaciones, pero el salto propuesto por las supercuerdas parece demasiado osado, o infundado experimentalmente, para muchos científicos.Entre los detractores de las supercuerdas figuran auténticas vacas sagradas de la física, genios como Richard Feynman, quién, acerca del trabajo de estos teóricos, afirmaba en una, entrevista poco antes de morir, en 1988: "No me gusta que no calculen nada; no me gusta que no comprueben sus ideas; no me gusta que, para cada cosa que está en desacuerdo con un experimento, cocinen una explicación, un arreglo para decir: 'bueno, todavía podría ser verdad".

Antes de estos comentarios (recogidos en el libro Superstrings), Feynman advertía que él era ya un físico mayor y que a lo mejor se resistía a las ideas nuevas como algunos de sus maestros se resistían ante los profundos cambios conceptuales registrados en la física cuando él era joven. Muchos de sus colegas, de diferentes generaciones, siguen sin ver claro el camino de las supercuerdas, mientras que otros, algunos tan respetados como Feynman, manifiestan simpatía por este ambicioso camino hacia una teoría del todo.

Puntos o fideos

¿Y si las supercuerdas acabaran realizando el sueño de unificación de Einstein? No tiraría por tierra la física que, con partículas como puntos y no como fideos, ha revolucionado la ciencia en el siglo XX. Las supercuerdas, dicen sus defensores, integrarían la física actual como la teoría de la relatividad de Einstein integró la gravitación de Newton explicando que sólo era un caso -el de nuestra escala del universo- de leyes más profundas y generales.