Nuevo artículo de Garrett Lisi, el físico surfero, sobre su teoría de todo excepcionalmente simple basada en E8

Al grano, A. Garrett Lisi, “An Explicit Embedding of Gravity and the Standard Model in E8,” ArXiv, 25 Jun 2010. El año pasado Distler y Garibaldi publicaron un artículo que demostraba que la teoría de gran unificación de Garrett Lisi basada en E8 que proclamaba incluir la gravedad y todo el modelo estándar en realidad era un fiasco, pues no podía incluir fermiones quirales y la Naturaleza presenta tres generaciones de fermiones quirales (12 partículas). Es decir, la teoría no tenía nada que ver con la realidad que conocemos. El nuevo artículo trata de arreglar este problema y da un paso de gigante en dicha dirección, según como se mire. El nuevo artículo utiliza una nueva descomposición del grupo E8 (ver más abajo) que tras 12 páginas de teoría de grupos le permite obtener una generación de fermiones quirales, junto a sus partículas espejo (para que la teoría final sea no quiral). Garrett asume que las partículas espejo tienen una masa muy grande y no son observables. Muy bien, pero faltan dos generaciones. De hecho, el artículo de Distler y Garibaldi mostraba como, por un procedimiento similar, pero no el mismo que ahora usa Garrett, obtener dos generaciones quirales (eso sí, también con partículas espejo). El problema es que según Distler y Garibaldi, y Lisi todavía no ha podido llevarles la contraria a estos expertos en teoría de grupos, es imposible obtener tres generaciones de partículas quirales (y sus correspondientes partículas espejo). ¿Logrará algún día Lisi sacarse del sombrero tres generaciones de partículas quirales cuando los expertos dicen que es imposible? Los que quieran más detalles técnicos disfrutarán con el artículo del propio Distler, “Crib Notes,” Musings, June 27, 2010. Los que quieran algo muy divulgativo en la línea de “corear” los logros de Lisi puede que disfruten con Tommaso Dorigo, “Garrett Lisi’s New E8 Paper,” A Quantum Diaries Survivor, June 28th 2010 (traducido por Kanijo, 29 Jun 2010). Y los que quieran una crítica ácida, que estén a atentos a Lubos Motl, The Reference Frame, que todavía no la ha escrito pero que pronto lo hará, supongo.

Resumiendo mucho, el modelo estándar de las partículas elementales explica las fuerzas fundamentales de la Naturaleza gracias a simetrías (locales) entre los estados de las partículas elementales. Está constintuido por una teoría de simetría (gauge) pura para la fuerza fuerte, la cromodinámica cuántica, basada en un grupo SU(3) asociado a las partículas con carga de color (los quarks y los gluones), y por una teoría de simetría quiral para la fuerza electrodébil, la unificación del electromagnetismo y la fuerza nuclear débil, basada en el producto SU(2)L×U(1)Y. La fuerza débil es quiral, viola la simetría de paridad (P) o de reflexión en el espejo. Todos los fermiones tienen helicidad que puede ser hacia la izquierda (L) o hacia la derecha (R). El grupo SU(2) sólo actúa sobre la componente de helicidad izquierda (de ahí la L como subíndice). La simetría U(1) actúa sobre ambas helicidades (Y corresponde a la hipercarga). La quiralidad del modelo estándar es una de sus propiedades más características y que impone más dificultades a la hora de construir una gran unificación que lo incluya como caso particular. El modelo estándar puede ser completado con la gravedad de Einstein, que desde el punto de vista de la teoría de grupos corresponde a la invarianza local ante el grupo de Poincaré, cuyo recubridor universal es el grupo SL(2,C) que es isomorfo al grupo de espín Spin(1,3). Este grupo actúa sobre todas las partículas. En las teorías de gran unificación (GUT) se introduce un grupo de simetría suficientemente grande para incluir todos estos grupos de simetría y pueden incluir también al grupo de Poincaré, en cuyo caso se les suele llamar graviGUT.

En la teoría excepcionalmente simple de Garrett Lisi se selecciona el grupo excepcional E8, un grupo enorme, para construir una teoría de gran unificación (graviGUT) que contiene el producto de grupos de simetría SU(3)×SU(2)×U(1)×Spin(3,1). Todo parece encajar a la perfección si nos olvidamos de que incluir SU(2) no es lo mismo que incluir SU(2)L, es decir, hay que incorporar la quiralidad en la teoría (la violación de la simetría de paridad P o del espejo). No es fácil lograrlo. Garrett Lisi en su último artículo toma una idea ya presentada por Distler y Garibaldi en el suyo, aprovechar que el producto de grupos Spin(10)×SL(2,C) contiene una representación real de E8 como grupo de cuaterniones. Utilizando este hecho logra explicar una generación de fermiones (el resto de las partículas en la teoría son bosones) con masa nula. La teoría no es quiral, pero si se introduce un mecanismo de ruptura de la simetría se puede lograr que las partículas con helicidad izquierda adquieren una masa muy pequeña comparada con la masa que adquieren las partículas con helicidad derecha (a estas partículas de gran masa se les suele llamar partículas o fermiones espejo). Tras 12 páginas de teoría de grupos, Garrett Lisi afirma que esta posibilidad permite introducir la quiralidad en su teoría. ¿Cómo se rompe exactamente esta simetría? Lisi no nos indica cómo se puede lograr, quizás sea cuestión de tiempo y de alarde técnico. Ahora bien, el modelo estándar contiene tres generaciones de partículas quirales. En el artículo de Distler y Garibaldi se afirmaba que utilizando este tipo de descomposiciones (pasar de la forma real no compacta de E8 a una forma compleja adecuada) se podían obtener hasta dos generaciones quirales, pero que es matemáticamente imposible obtener tres generaciones quirales (o más). Una demostración matemática tiene eso. Es así de rotunda en sus afirmaciones. Si 1+1=2, no puede ser de otra forma.

¿Podrá algún día Lisi descubrir una sutileza en el análisis de Distler y Garibaldi que le permita obtener tres generaciones de partículas quirales en su teoría? Todavía una pregunta sin respuesta, lo único que podemos decir es que tendrá que trabajar bastante para lograrlo. Sería un gran paso hacia la gloria, pero su teoría también tiene muchos otros problemas técnicos (no tiene mecanismo de ruptura de la simetría, no tiene versión cuántica, etc.) Ahora que está tan de moda el bosón de Higgs hay que recordar que la teoría de Lisi no incluye a los bosones de Higgs, no porque su teoría no los requiera (él mismo afirma que los necesita), sino porque Lisi no sabe cómo rellenar los detalles técnicos para obtenerlos (serán necesarios varios bosones de Higgs y los detalles no son nada sencillos).

Garrett Lisi tiene ángel,  es un rayo de luz que nos ilumina a todos con su sabiduría. Un punto de marketing que le viene de escándalo a la física teórica. Siempre acompaña sus artículos con gráficos y animaciones de gran interés para el público en general (y de ningún interés para los especialistas). Os recomiendo jugar a explorar el mundo de las partículas elementales desde el prisma de Garrett Lisi con su juego “Elementary Particle Explorer!” Seguro que lo disfrutáis (aunque no os enteréis de la misa ni la mitad) y os sentiréis surfeando el espacio de las partículas elementales hipotéticas de Lisi, cual Garrett surfea las olas con su tabla.

8 pensamientos en “Nuevo artículo de Garrett Lisi, el físico surfero, sobre su teoría de todo excepcionalmente simple basada en E8

  1. ¿Que Garret Lisi es qué? Supongo que lo dices con un deje irónico ¿no? ¿O, tal vez, pra intentar suscitar polémica?

    Mira que no me cae mal el surfer dude este. Se busca la vida más o menos bien fuera del mundo académico y, según Distler, su primer intento con esta teoría tenia un pase.

    Pero de ahí a “luz que nos ilumina”, ufff esto debe ser la crisis energética , que la gente vuelve a iluminarse con lo que pilla xD.

    Mas seriamente, una teoría de unificación basada en grupos, incluso si pudiera ser formalmente viable, es la línea mainstream. En ese sentido el trabajo de Lisi no es es especialmente novedoso. Cierto que intenta incluir la gravedad, cuando las teorías de unificación basadas en grupos sólo pretendían incorporar el modelo standard, pero aún así no es “rompedora” en ningún sentido fundamental, es más de lo mismo, y, para eso, están mejor los enfoques ya establecidos.

    Y todavía si fuera una teoría y no un mero proyecto al menos sería algo. Por ahora son buenos propósitos con pocas expectativas de final feliz.

  2. Excelente:

    “Seguro que lo disfrutáis (aunque no os enteréis de la misa ni la mitad)”

    La física teórica necesita “rayos de luz” como usted los llama para por lo menos conseguir levantar el interés público y con ello la financiación. O se cree usted que los que pagan la investigación entienden de quarks y gluones?

    Deje a los que “no se enteran de la misa la mitad” interesarse por el tema por lo menos. Ese “público en general” que está manteniendo a flote su blog así que por lo menos respete usted a los que no hemos tenido la suerte de estudiar lo que nos hubiera gustado (o permitido nuestro CI).

    Si lo que trata en su entrada es poner en duda una teoría (que me parece de lo más respetable) no use un trato despectivo con los que no llegamos a comprender todos los detalles del artículo.

    • Perdón, Victor, pero no me refería a que un lector de este blog no entendiera la entrada del blog o algo por el estilo… Me refiero a que entender los diagramas de raíces y su conexión con las partículas elementales que se presentan en el “Eementary Particle Explorer!” no es nada fácil (tan difícil para un especialista en grupos como para un espacialista en partículas, hay que ser un especialista en la teoría de Lisi). Pero aunque alguien “no se entere de la misa la mitad” puede ser bastante divertido para mucha gente jugar con esos diagramas de raíces en 3D que son muy bonitos y llamativos. Nada más y nada menos.

      En cuanto a la financiación, Lisi no la ha logrado por vías “oficiales” y recibe financiación de una función privada que se dedica a la ciencia que “raya el borde” entre lo financiable y lo no financiable. Quizás sea una pena. Pero así es.

  3. emulenews escribió:

    Y los que quieran una crítica ácida, que estén a atentos a Lubos Motl, The Reference Frame, que todavía no la ha escrito pero que pronto lo hará, supongo.

    Desafortunadamente Lubos dice en un comentario que él no va a blog acerca del nuevo artículo Lisi: “I don’t want to end up in shouting matches with a marginal crackpot. Everyone who is still failing to understand why the work is nonsense is just hopelessly dumb and I don’t want to have anything with such people.”

    • Gracias, Jason, he tachado mi comentario al respecto en la entrada.

      • Jason, es imposible que Lubos se controle y se calle, así que al final ha hablado de Garrett en su blog, bueno de las teorías GraviGUT, que es casi lo mismo: Lubos Motl, “Why there is no GraviGUT symmetry,” The Reference Frame, July 08, 2010. Yo sabía que era imposible que se resistiera.

  4. Parece que te has vuelto más optimista con el tiempo ¿No ha sido el viento lo suficientemente fuerte como para desmontar el garito? ¿Es acaso la teoría como el buen vino? ¿Hay física detrás del álgebra? ¿Es renormalizable? ¿Construirá Garrett sólo el edificio? ¿El Último Gigante? Demasiado bonito para ser cierto. No se porque me emociono tanto con esta historia, no entiendo el álgebra, ni la física ni siquiera se donde está la iglesia, sin embargo puedo oír los cantos celestiales y se me saltan las lagrimas. Hay que ser cautos, tranquilidad, pongamos los pies en el suelo y no nos olvidemos que pasó con la SU(5). Con la ciencia paciencia, y nunca perder la ilusión por aprender. ¡La mejor entrada que he leído en un blog!

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