La edición de 2011 del congreso Strings se ha celebrado en Uppsala, Suecia, la semana pasada. Jeff Harvey resume el congreso parafraseando a Monty Python: “No, he’s not dead, he’s resting” (la teoría de cuerdas no está muerta, está descansando). Harvey espera que ocurra un milagro en el LHC del CERN en los próximos años, o en el análisis matemático de las soluciones para el vacío, que logre que la teoría de cuerdas renazca de sus cenizas cual ave fénix, más viva que nunca. El vídeo de todas las charlas está disponible en la web para todos los interesados. La mayoría de las charlas son muy técnicas, aún así, si te apetece, podrás disfrutar de las charlas de Edward Witten, Juan Maldacena, Michael Green, Brian Greene, David Gross, Frank Wilczek, Nathan Seiberg, Andrei Linde, Erik Verlinde, Ashoke Sen, y muchos otros.
Un buen punto de partida es la última charla, resumen del congreso, de Jeff Harvey. Según Jeff en los últimos 16 años, con el descubrimiento de que la teoría de cuerdas incluye branas, ha cambiado la definición de la teoría y ahora en lugar de una teoría de todo que unifica toda la física, más bien es el límite para N grande de una teoría gauge (N se refiere al el número de “cargas de color” en una teoría cuántica de campos basada en el grupo de Lie SU(N), una generalización de la cromodinámica cuántica, la teoría de los quarks y gluones). Por ello en Strings 2011 se ha hablado más de branas que de cuerdas, más de la dualidad gravedad/gauge (AdS/CFT) para calcular amplitudes de dispersión que de física fundamental, más de Alexander Goncharov que de Edward Witten.
Los progresos recientes en las técnicas para calcular amplitudes de dispersión (Niklas Beisert, Henriette Elvang, Michael Green, Henrik Johansson, Anastasia Volovich), que reformulan la teoría de perturbaciones en teoría cuántica de campos, han sido enormes, aunque aún no se conoce el principio físico fundamental que subyace a dichos progresos, si es que hay alguno. Según Jeff Harvey en los próximos años cambiará completamente nuestra manera de entender la teoría de perturbaciones y este cambio acabará reflejado en los libros de texto. La finitud de la teoría supersimétrica de Yang-Mills con N=8 supersimetrías (N=8 SYM) hasta 5 bucles (loops) ya no es un milagro y se entiende su origen (ciertas simetrías en las amplitudes), pero ya se sabe que no funciona para 7 bucles (se necesita un nuevo milagro, nuevas simetrías) y para más de 7 bucles quizás se necesiten infinitos nuevos milagros. En cuanto a las teorías N=4 SYM el progreso está bastante estancado (en opinión de Jeff Harvey) aunque se han aplicado técnicas muy ambiciosas y prometedoras (teoría de perturbaciones, AdS/CFT, integrabilidad, nuevas simetrías, etc.); habrá que esperar a futuros congresos Strings para ver si acaban funcionando como se desea.
La teoría de cuerdas como rama de las matemáticas, o de la matemática física, también ha copado muchas charlas en Strings 2011 (Sergio Cecotti, Miranda Cheng, Davide Gaiotto, Sergei Gukov, Greg Moore, Alexei Morozov, Samson Shatashvili, Dimitrios Tsimpis, Edward Witten). Gracias a la teoría de cuerdas se han podido conectar diversas ramas de las matemáticas, en apariencia alejadas, lo que ha permitido importantes progresos en dichas ramas (homología de Khovanov, formas modulares de Mock, motivos, categorificación, teoría de Chern-Simons no compacta, etc.). Por ejemplo, las conexiones entre los grupos esporádicos (como Moonshine) y la supersimetría o las compactificaciones más realistas son muy sugerentes, pero por ahora estos avances matemáticos no tienen un reflejo en la física fundamental. Se pregunta Jeff Harvey de forma elocuente: “What is going on?” (¿Qué está pasando?”).
La única oportunidad para progresar en teoría de cuerdas desde el punto de vista experimental es la cosmología y los futuros resultados del satélite Planck sobre la inflación cósmica (que permitirá explorar la escala de Planck). Algunas charlas han tratado de progresar en las soluciones cosmológicas en teoría de cuerdas compatibles con un espacio de De Sitter (Mariana Grana, Brian Greene, Andrei Linde, Juan Maldacena, Liam McAllister, Gary Shiu), pero los progresos son más lentos de lo esperado y hay muchos escépticos. Las soluciones cosmológicas con inflación en teoría de cuerdas son extremadamente complicadas y su comparación con datos experimentales parece muy difícil.
Los teóricos de cuerdas esperan que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN descubra la supersimetría, pero lo que parece seguro es que entre 2011 y 2012 se encontrará el bosón de Higgs (Frank Wilczek, Fabio Zwirner). Según Jeff Harvey hay muchas razones para esperar que el LHC encuentre física más allá del modelo estándar (algo más que el Higgs) pero lo que no está claro es que pueda hacerlo en los próximos dos años.
También se han presentado progresos en ciertas teorías supersimétricas en esferas (Davide Gaiotto, Sergei Gukov, Marcos Marino, Greg Moore, Vasily Pestun, Nathan Seiberg) y sobre la entropía de los agujeros negros (Subir Sachdev, Ashoke Sen). De hecho, los aspectos de la teoría de cuerdas reconocibles para un teórico de cuerdas anterior a 1998, como las compactificaciones o la dualidad T, también han aparecido en algunas charlas (Mariana Grana, Brian Greene, Chris Hull, Andrei Linde, Liam McAllister, Gary Shiu, Dimitrios Tsimpis, Frank Wilczek, Fabio Zwirner). Según Jeff Harvey muchos de estos problemas clásicos en teoría de cuerdas aún requieren futuros avances y/o ideas.
Las aplicaciones de la dualidad gauge/gravedad (CFT/AdS) a campos alejados de la teoría de cuerdas, como la física de la materia condensada, han crecido mucho en los últimos años (Rajesh Gopakumar, Mariana Grana, Thomas Klose, Marcos Marino, Shiraz Minwalla, Yaron Oz, Vasily Pestun, Subir Sachdev, Tadashi Takayanagi, Erik Verlinde). Este progreso es importante para la teoría de cuerdas pues permitirá estudiar en laboratorio las propiedades de análogos a los agujeros negros y si la teoría de cuerdas describe correctamente sus propiedades cuánticas. Aunque desde un punto de vista teórico todavía no se entienden los fundamentos en detalle la dualidad gauge/gravedad.
Los progresos en aplicaciones de la dualidad AdS/CFT son importantes en muchos campos, no solo en física de la materia condensada. Jeff Harvey destaca el caso de la física de fluidos y el artículo de Lehner y Pretorious sobre “cuerdas negras” (black strings, Phys. Rev. Lett. 105, 101102 ,2010); el horizonte de sucesos sufre una inestabilidad que se puede modelar por las ecuaciones de Ginzburg-Landau y genera una secuencia autosemejante de horizontes en horizontes. Estos resultados son muy similares al problema del ”pinzado” (pinch-off) de un chorro líquido que da lugar a la formación de gotas; se produce un “cuello” (neck) que da lugar a otro y a otro, con un comportamiento autosemejante similar. La analogía la ilustra muy bien esta figura de Jeff. Muy sugerente, sin lugar a dudas.
He de confesar que me gustó más el congreso Strings 2010 (Texas), aquí las charlas en vídeo, y eché de menos que en Strings 2009 (Roma) no se grabaran los vídeos de las charlas.
PS (5 julio 2011): El programa de Strings 2011 ya incluye las tranparencias de las charlas en pdf.
La Ciencia de la Mula Francis
(Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear, Consolider-Ingenio 2010).
