WIKITeoría Del Tod1

8/19/2019 WIKITeoría Del Tod1

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ctromagnetismo se tornó m$s seria.mismo tiempo, se hi"o plausi!le el

cir que no existían m$s fuer"asdamentales. *rominentes

ntri!uciones fueron las otorgadas por nnar 7ordstrom, 2ermann Jeyl,hur ddington, Aheodor :alu"a,?ar :lein, y la m$s nota!le dada pornstein y sus cola!oradores. 7ingunaestas propuestas tuo éxito.

!1squeda fue interrumpida por elcu!rimiento de las fuer"as dé!il yrte, que no podían ser agregadas

ntro de la graedad o elctromagnetismo. %tro o!st$culo fueaceptación que la mec$nica cu$nticao que ser incorporada desde elcio, no emergió como unansecuencia de la determinista teoríaficada, como instein espera!a.

aedad y lectromagnetismo puedenmpre coexistir pacíficamente comoos de fuer"as de 7e8ton, pero porchos a5os se ha o!serado que laedad no puede ser incorporada en

panorama cu$ntico, de$ndola sola alficarse con otras fuer"asdamentales. *or esta ra"ón este

!ao de unificación en el siglo 33 seali"ó en entender las tres fuer"as

u$nticas-0 electromagnetismo y las

r"as nucleares dé!iles y fuertes. Lass primeras fueron unificadas enK+; por &heldon 9lasho8, &teenein!erg, y !dus &alam.K Las fuer"asrte y la electrodé!il coexisten en eldelo est$ndar de partículas, pero sentienen distintas. @uchas teoríasficadas (o 9MA por sus siglas enlés) han sido propuestas paraficarlas. unque la simple"a de las

MAs han sido descartadas en la

periencia, la idea general,ecialmente cuando se incula consupersimetrías, contin1a firmemente

aor de la comunidad teórica deca.

eoría del Todo enísica moderna

la corriente principal de la física

ual, la Aeoría del Aodo podríaficar todas las interacciones

fundamentales de la naturale"a, que sonconsideradas como cuatro0 graitación,la fuer"a nuclear fuerte, la fuer"anuclear dé!il y la electromagnética.#ado que la fuer"a fuerte puedetransformar partículas elementales deuna clase a otra, la teoría del todode!ería producir una comprensión profunda de arios tipos diferentes de partículas, así como de diferentes

fuer"as. l patrón preisi!le de lasteorías es el siguiente0

AeoríadelAodo

9raedad

Fuer"aelectronuclea

r (9MA)

Fuer"as

de

color

Fuer "a

electrodé

!il

Fuer"afuerte

Fuer "a

dé!il

lectromagneti

smo

Fuer "aeléctrica

Fuer

"amagnética

dicionalmente a las fuer"as listadasaquí, la moderna cosmología requiereuna fuer"a inflacionaria, energíaoscura, y tam!ién materia oscura compuesta de partículas fundamentalesfuera de la escena del modelo est$ndar.

La unificación electrodé!il es unasimetría rota0 el electromagnetismfuer"a dé!il parecen distinguirse a !aas energías porque las partículatraen fuer"as dé!iles, los !osones N tienen la masa de alrededor de


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o !ien inconsistente o incompleta.nley >a?i se5aló en su li!ro de BKK

a Releancia de la Física- quealquier teoría del todo de!er$ ser unaría matem$tica consistentemente no+

ial, con lo que de!e ser incompleta.i considera por tanto que este hechouina una genuina teoría deterministatodo. Freeman #yson por su parte

afirmado que

teorema de 9/del implica que latem$tica pura no es exhaustia. 7oporta cuantos pro!lemas puedaoler, siempre ha!r$ otros!lemas que no puedan ser resueltos

n las reglas existentes. DTE porqueteorema de 9/del, la física tampoco

exhaustia. Las leyes de la física sonnfiguraciones finitas de reglas eluyen las reglas para hacer

tem$ticas, a fin que el teorema dedel se aplique a ellos.

eeman #yson7PRQ, mayo G, 6


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nocidos, en la pr$ctica sólo unoscos resultados han sido deriados dea teoría completa (por eemplo0 lassas de unos de los simples hadrones)sos resultados (especialmente lassas de la partícula donde son las m$seantes para la física de altasergías) son menos precisas que lasuales mediciones experimentales.a erdadera teoría del todo

ícilmente podría aplicarse. lncipal motio para inestigar una, a parte de la pura satisfacción dempletar un siglo de !1squeda, es queas las unificaciones predigan conto los nueos fenómenos, muchos deos (p.e. generadores eléctricos) han!ado su gran importancia pr$ctica.mo en otros casos de teorías deucción, la teoría del todo podría

m!ién permitirnos definir con certe"a

dominio de alide" y el erroridual de aproximaciones de altasergías para una completa teoría dende puedan o!tenerse c$lculoscticos.

$na teoría delodo

%cepcionalmentemple

9arrett Lisi es el físico que escri!ióartículo -Mna teoría del todocepcionalmente simple-.

a teoría del todo excepcionalmente

mple (en inglés0 An Exceptionallymple Theory of Everything ) es elulo de un artículo de física teóricaiado a ar3i li!rary el K de

noiem!re de 6


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$ntica sean ciertas por construcción,entras que las masas tendrían que ser ermina!les, en principio, pordición del alor esperado de losados fundamentales del componente2iggs de este campo. 7o o!stante,c$lculos que se requieren paractuar esto son extremadamente

mplicados y no han sido intentadoses de la pu!licación. dem$s, la

ficación de Lisi es pro!a!le que nola 1nica posi!le. l autor unificótérminos de la mec$nica cu$ntica

ntro de ; de un modo que minimi"ame"cla entre estados. s pro!a!lee se puedan construir otraslusiones -menos elegantes- querían la mec$nica cu$ntica y laatiidad dentro de ; pero que dieranar a predicciones diferentes para lassas de las partículas. Lisi adierte

e su teoría es incompleta. CLa teoríamuy oen y a1n se encuentra enarrollo. hora mismo, asignaría una!a!ilidad !aa (pero noignificante) para esta predicción.H ste es un tipo de teoría del todo oda, puesto que aca!ar$ siendoalmente correcta oectacularmente errónea. &oy elmero en admitir que esto es un !uenento. *ero no est$ dicha la 1ltima

a!ra hasta que el L2= termine de!lar.G

uevas partículas

la teoría de Lisi, existirían 6<mentos a partir de los 6H; elementose del grupo de Lie ; que noresponde con partículas o fuer"as

nocidas. sto requeriría la existencianueas interacciones y partículas,

nque el n1mero exacto de nueastículas dependería de la me"cla deos estados !$sicos con los de lastículas conencionales conocidasme"cla se define exactamente por

estructura de ; pero a1n no ha sidoerminada). Los nueos camposluyen dos nueos n1meros cu$nticosel modelo de *ati+&alam, un nueoalar de 2iggs, así como nueos

mpos que me"clan los leptones y los

ar?s y tiene fuer"as que arían

dependiendo de la familia defermiones. *or todo esto, la teoríatam!ién predice la descomposición del protón. *ara ser consistente con laso!seraciones preias, Lisi sugiere quelas masas de algunas de las partículasextra resultantes serían necesariamentedemasiado grandes para ha!er sidoo!seradas por los actualesaceleradores de partículas. La masa de

al menos una de estas partículas estaríateóricamente dentro del rangodetecta!le del L2= que ya se halla ensericio.

!ecepción

n su !log, el físico *eter Joit escri!e0C@e alegro de er a alguien que persigue estas ideas, incluso si no se plantea soluciones a los pro!lemassu!yacentes. Joit descri!ió losataques personales a Lisi al poco deaparecer su artículo como deprimentes.C9arret es un inestigador serio ycompetente que ha seguido una carrerano conencional y recientementeo!tuo una !eca por el instituto paracuestiones fundamentales. (FU3I)K

&a!ine 2ossenfelder del Instituto-*erímetro- de Física Aeórica*erimeter Institute for Aheoretical*hysics, que recientemente initó a Lisia una reunión internacional so!regraedad cu$ntica de !ucles y a la cualLisi agradece en su artículo el ha!ersido una correspondiente 1til, hacehincapié en las limitaciones del tra!ao0

#ado su estado actual,

• l modelo de 9arrett noconduce naturalmente a la unificaciónde las interacciones del modeloest$ndar con la graedad (Vl tuo queelegir la acción entre dos' en su pu!licación sólo se descri!e uno de losmodos posi!les, siendo esto explicado por el mismo Lisi),

• 7o nos permite comprender lagraedad cu$ntica (puesto que no nos

dice nada so!re la cuantificación)'

• 7o explica los par$metros modelo est$ndar (porque no hay aning1n mecanismo para la rupturasimetría)'

• 7o explica la constantecosmológica o su alor (como se dm$s arri!a, para afirmar que tengaexistir, sería necesario mostrar queha!ría otra forma de hacerlo sin qu

hu!iera una)'

• 7o explica el pro!lema de erarquía (y no eo forma de hace

• 7o explica por qué iimoun espacio+tiempo con tresdimensiones espaciales y unadimensión tipo+tiempo.

&a!ine 2ossen

stas limitaciones, que han sidoampliamente relacionadas con lasasunciones adicionales que el modrequiere respecto de la acción paralas ecuaciones correctas delmoimiento, est$n equili!radas enisión, en el lado positio, por el men que los grupos de Lie se usan punificar los !osones con los fermiLa inestigadora tam!ién tiene preocupaciones técnicas por la falconstantes de acoplamiento en elartículo, que de este modo parece !asarse en sacar una longitud de ecaracterística de la nada. 7o o!stafinalmente afirma la reisora0 -pieque el artículo de 9arret tiene el potencial de conertirse en unacontri!ución muy especial, y suenfoque merece m$s examen.-;

@arcus du &autoyde la Mniersida%xford dice0 C*arece que le faltanmuchas cosasB y un teórico de cuLu!oW @otl dice que0 Ccualquierinestigador senior entusiasmado física sería capa" de er que solo elarga secuencia de malentendidosinfantiles.


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rema de =oleman+@andula, aunquei aseera explícitamente que lossupuestos del teorema no sonica!les a su tra!ao.

físico Lee &molin del *erimetertitute for Aheoretical *hysics, unico con la teoría de cuerdas,cri!ió el tra!ao como Cuno de losdelos de unificación m$s

nincentes que he isto en muchos,chos a5os.H

profesor emérito #aid Fin?elstein Instituto de tecnología de 9eorgiae0 C*ienso que todo esto de!e sers que una coincidencia y creo que$ tocando algo profundo.

o de los teóricos m$s importantes enedad cu$ntica =arlo Roelli

mentó0 C=uando comencé a leer elculo era escéptico. =uando terminé,pregunté porqué no se me ha!ía

urrido la idea antes.6

efutación

ques #istler y &?ip 9ari!aldi hanmostrado que las fórmulas nocionan y las teorías relacionadas

nen fallos.G

perfuerza

física reci!e la denominación deperfuera a la coneturada fuer"ae reuniría a las cuatro fuer"asdamentales (graedad,ctromagnetismo, fuer"a nuclearrte y fuer"a nuclear dé!il), se

nsidera con altísimas pro!a!ilidadese en el momento inicial del !ig !ang que ha!ía era una superfuer"a, antescrearse el espacio+tiempo, al

nerarse y diferenciarse el espacio y elmpo, en instantes, la superfuer"a se

diidiendo en las cuatro fuer"asmentales actualmente existentes enunierso conocido.

Teoría de la granunificación

Mna teoría de "ran $nificación (A9M, o 9MA por -9rand MnificationAheory-) es una teoría que unificaríatres de las cuatro fuer"as

fundamentales en la naturale"a0 lafuer"a nuclear dé!il, fuer"a nuclearfuerte y la fuer"a electromagnética. Lafuer"a de graedad no es consideradaen las teoría de 9ran Mnificación, perosí en una eentual Aeoría del Aodo (A%), que consideraría las cuatrointeracciones fundamentales.

'ndice

• Introducción

• 6 Formulación matem$tica

o 6. &M()

o 6.6 %tras propuestas

• G 4éase tam!ién

(ntroducción=omo eemplos exitosos de-unificación-, se encuentran lademostración, por parte de 7e8ton, deque la fuer"a que mantiene a los planetas girando en torno al sol y lafuer"a que nos mantiene pegados a lasuperficie de la Aierra es la misma.Aam!ién @ax8ell lleó a ca!o launificación de los campos eléctricos ymagnéticos, que hasta antes de su granteoría, eran considerados fenómenosseparados y diferentes.

&teen Jein!erg y !dus &alam ela!oraron en BK+BK;, una teoríarelatiista del campo cu$ntico, que permitía expresar las interaccioneselectromagnéticas y dé!iles de unamanera unificadas (la interacciónelectrodé!il), y que predio hechos queluego fueron compro!ados

experimentalmente. *osteriormen2o8ard 9eorgi y &heldon Lee9lasho8 desarrollaron una nueateoría, que aporta!a nueascaracterísticas y corregía algunoserrores y omisiones de la anteriorteoría. &in em!argo de las ecuaciose desprendía el decaimiento del protón. sto lleó a algunos famoexperimentos para detectar este ef

pero como el tiempo de ida de un protón es muy largo, en el orden d


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que quiere decir que las partículasn representantes de un grupo de

uge . nepresentación anterior no se puede

menos que se rompa explícitamenteimetría gauge) introducir un

mino de masa en la lagrangiana quecri!e la cinem$tica de losmiones. 7o o!stante la realidadperimental da cuenta de la existencia

masa en los !osones ectoriales. *or o lado las fuer"as electromagnética y!il act1an so!re los mismos camposmiónicos y no pueden ser descritasseparado. *or todo ello, el grupo

uge mínimo que descri!e laseracciones electrodé!iles es &M(6)L M()P. La simetría gauge local del

po &M(6)L est$ asociada a lanseración del isospín dé!il, A. Lantidad conserada por el grupo M()Pa hipercarga, P, que se relaciona

n la carga eléctrica, U, y con lacera componente del isospín, AG, pordio de la ecuación0

exigencia de que la lagrangiana quentiene los términos cinem$ticos decampos fermiónicos sea inarianteo transformaciones gauge definidasel grupo de simetría &M(6)L Z

M()P introduce de manera naturalcuatro campos !osónicos sin masa0JiY(x) (i [ , 6, G), asociados al grupo&M(6)L, y QY(x), asociado al grupoM()P. =on estos campos se define laderiada coariante0

donde0

• g es la constante deacoplamiento del grupo de isospíndé!il &M(6)L y

• g´ es la constante deacoplamiento del grupo de hipercargaM()P.

l ector est$ formado por las tresmatrices de *auli generadas por elgrupo &M(6)L.

Finalmente la Lagrangiana electrodé!iltendr$ una expresión de la forma0

donde las dos lagrangianas descri!enlos campos !osónicos (su!índice bos.)

y fermiónicos (su!índice ferm.) y pueden escri!irse de la forma0

siendo0

7o o!stante, esta construcción resen !osones de masa nula. &in em!el hecho experimental de que lasinteracciones dé!iles act1an sólo adistancias extremadamente peque5era un indicador claro de que los !osones transmisores de la fuer"a

de!ían poseer masa, como fuedemostrado posteriormente. Mntérmino de masa de la forma(O6)mi6JiYJYi romperíaexplícitamente la simetría gauge,haciendo la teoría no renormali"a!l proceso por el cual se consigueintroducir los términos de masa enmodelo se denomina rupturaespont$nea de simetría electrodé!
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