Nuevo artículo de teoría de cuerdas aplicada a la física de la materia condensada publicado en Science

Los físicos teóricos de cuerdas están de enhorabuena. Si trabajan en física de la materia condensada ya pueden aspirar a publicar en revistas como Science y Nature. La teoría de cuerdas, una utopía hace una década, se está convirtiendo en una herramienta, cual escalpelo, capaz de diseccionar la realidad desde un nuevo enfoque: la realidad exótica en la física de la materia condensada y del estado sólido. El comportamiento de los electrones en los metales se explica gracias a la teoría de líquidos de Fermi. En superconductores de alta temperatura (cupratos y pnicturos) y en materiales con fermiones pesados cerca de una transición de fase cuántica (toda una repajolera de materiales), se observan electrones que no se comportan según la teoría de líquidos de Fermi. Las técnicas matemáticas para entender estos materiales tan extraños están en su infancia. La teoría de cuerdas, más matemáticas que física, se nos ofrece como una poderosa herramienta donde no hay otra opción (la matemática de la teoría de cuerdas manda cojones para cualquier físico de la materia condensada). La dualidad AdS/CFT (gravedad/teoría cuántica de campos) permite caracterizar los materiales que no se comportan como líquidos de Fermi y entender sus comportamientos y propiedades. Bueno, no hay que exagerar, la matemática de la teoría de cuerdas tampoco es tan complicada, digo yo. Tras 40 años de avances teóricos de los físico-matemáticos más frikis del planeta ya hay hasta libros de texto para enterarse de la misa la mitad. Aún así cuando me hablan de teorías holográficas para entender la física de materiales se me ponen los pelos como escarpias (a mí que estudié y aprobé holografía en Óptica de Fourier). El artículo técnico que Thomas Faulkner, Nabil Iqbal, Hong Liu, John McGreevy y  David Vegh han logrado colar en Science se titula “Strange Metal Transport Realized by Gauge/Gravity Duality,” Science, Published Online August 5, 2010 [el artículo está en ArXiv, con otro título]. El artículo técnico, en mi modesta opinión, es solo para frikis. Algunos pensarán que me equivoco y que dentro de 10 años el físico que no lo entienda no debería haber recibido el título. Quizás tengan razón. He de confesar que no pude pasar del primer tomo del “Superstring theory” de Green, Schwarz y Witten, y que aunque me tragué los dos tomos del “String Theory” de Polchinski, soy incapaz de resolver la mayoría de los ejercicios propuestos (afortunadamente la solución se encuentra en muchas fuentes por internet). Me encuentro entre los que disfrutaron con pasión “The Quantum Theory of Fields” de Weinberg. ¡Pobre de mí! ¡A mis años, un torpe!

18 pensamientos en “Nuevo artículo de teoría de cuerdas aplicada a la física de la materia condensada publicado en Science

  1. Aunque queda explicito en la exposición de la noticia, creo que sigue llevando a confusión decir que la “teoría” de cuerdas resuelve problema físico alguno. Es un aparato matemático construido en el desarrollo de una teoría determinada que se aplica en otro campo de la física. Repito, la “teoría” de la cuerdas no explica nada por el momento.

  2. Cuidado con las afirmaciones triunfalistas sobre los éxitos de la teoría de cuerdas. El modelo ha sido puesto en duda en los últimos años, al fallar en su principal misión como teoría científica, esto es, culminar la revolución de la física iniciada en el siglo XX. Ahora sus practicantes legítimamente la quieren salvar. Para ello nos venden a bombo y platillo el modelo como un paradigma revolucionario. Una especie de kit de herramientas mágico que resolvería casi todos los problemas más arduos planteados en la física, excepto aquellos donde ya ha fallado.
    Sin embargo, tienen que ser los especialistas los que arrojen luz sobre la utilidad de las nuevas técnicas aportadas, porque sólo ellos son capaces de consultar al verdadero juez, la Naturaleza . Peter Woit, un físico matemático de la universidad de Columbia, pide ayuda a los expertos para que comenten si realmente las técnicas de la teoría de cuerdas son tan útiles como nos quieren hacer creer. Parece ser que no se ha leído lo que dijo sobre el tema el premio Nobel y gran experto en física de la materia condensada, Philip Anderson:

    The last thing we need is string theorists. Anything out there is hype. Superconductivity is an experimental science, and most string theorists have no idea how to understand an experiment because they have never looked at one!

    Chalmers, Matthew (2007-09-03). “Stringscape” (Pg. 3). Physics World.

    • Gracias, El Cid. Para los (pocos) lectores de este blog que no lo sepan, Peter Woit es autor del libro “Not Even Wrong: The Failure of String Theory and the Search for Unity in Physical Law” (New York: Basic Books, 2006). Que yo sepa no está traducido al castellano. En la misma línea tenéis traducido al castellano Lee Smolin, “The trouble with physics” (2007) traducido como “Las dudas de la física en el siglo XXI,” Editorial Crítica, 2007.

      La entrada en el blog “Not Even Wrong” de Woit que nos cita El Cid, “Hype or Not Hype?,” va en la línea de su libro. Los “expertos” que comentan en su blog aportan poco, en mi modesta opinión.

      Me gustaría aclarar algo. Hoy en día no se puede hacer teoría en física de la materia condensanda (CMP) sin usar teoría cuántica de campos (QFT) o lo que hoy en día se llama teoría de campos en materia condensada (CMFT). P.ej., todo físico teórico de CMP debe dominar las aplicaciones de los diagramas de Feynman a problemas multicuerpo. Philip Anderson es un experto. ¡Pero no siempre fue así!

      La QFT tiene su origen alrededor de 1930. Su gran éxito fue en 1949. Las primerísimos usos de la QFT en CMP fueron en 1956-1957 (destacan la teoría de los líquidos de Fermi de Landau y los trabajos pioneros de Frölich, Pines, Lee y Kohn). El libro “Concepts in solids: Lectures on the theory of solids” de Philip Anderson en 1963 ni incluye la palabra función de Green, ni diagrama de Feynman, etc. y menciona los avances de finales de los 1950 como muy recientes aún para incluirlos. ¡Cómo cambiaron los tiempos! En 1970 ya era imposible un libro teórico de CMP sin CMFT.

      Obviamente, esto no significa que la historia vaya a repetirse con las herramientas de la teoría de cuerdas. Pero lo que quisiera dejar claro es que contextualizar históricamente las cosas no es fácil.

  3. Aviso. No he leído el artículo que da origen a esta entrada. De hecho no he leído ninguno de los muchos artículos sobre la aplicación de teoría de cuerdas a materia condensada que han ido apareciendo de un tiempo a esta parte.

    Desde luego el hecho de que la teoría de cuerdas pueda aplicarse a materia condensada es la cosa menos sorprendente del mundo. Al fin y al cabo desde el principio ambas áreas han estado unidas formalmente. No podría ser de otro modo cuando la acción de la teoría de cuerdas perturbativa (la acción de Polyakov) es una teoría conforme en 2 dimensiones, base del análisis de las transiciones de fase. Algunas de los primeros desarrollos de la teoría de cuerdas fueron hechos por gente como Zamalaldchikov (creo que se escribe así) que era mas bien alguien de materia condensada.

    Y ya si nos vamos a lo mas reciente la conjetura de maldacena es una conjetura anti de Sitter / conformal field theory. Osea, que sigue siendo el análisis de teorías de campos conformes (pero esta vez ya no 2 dimensiones). Visto así lo raro sería que la conjetura no se aplicara a materia condensada. Vamos, que la conjetura de maldacena es como un enorme cartel luminoso pidiendo ese tipo de aplicaciones (aunque también se ha intentado aplicar a la QCD).

    Como ya dije no he leído ningún artículo sobre el tema. El motivo es que son eso, aplicaciones de un formalismo a un tema distinto a su propósito principal. Y a mi me interesa el propósito original de la teoría de cuerdas, no esas aplicaciones. Tal vez cuando salga un artículo de review me lo lea. Al fin y al cabo no puede descartarse que haya un camino de retorno entre esas aplicaciones y el propósito primario de la teoría de cuerdas. Algo a´si se ha dado en el pasado. Por ejemplo, las aplicaciones de la QFT a materia condensada dieron lugar a la teoría de Wilson de renormalización que, posteriormente, fue de gran importancia en la propia QFT.

    Hace poco hablé del tema con un estudiante de doctorado del IFT (instituto de física teórica)el CSIC y me ha dicho que hay bastante gente de teoría de cuerdas que está planteándose irse por ese área, al menos parcialmente. Pero vamos, no deja de ser una moda de tantas, y , desde luego, eso no es teoría de cuerdas (osea, física fundamental).

    Curiosamente esta semana ha habido un artículo de alguien tan importante como Polchinsky en el tema de cuerdas en materia condensada (aunque, desde luego, no creo que Polchinsky haya dejado de lado los otros aspectos de la teoria de cuerdas). En cierto modo me sorprende que se haya usado el artículo de esta gente en vez del de Polchinsky par hacer publicidad del área. Voy a esperar a ver si Lubos <MOtl, Jackes Distler o (sic) Clifford Jonshon dicen algo al respecto, sino lo mismo me armo de valor y me leo (si no requiere muchos prerequisitos el artículo) para ver si puedo sacar algo en claro.

    Y, ya para finalizar, a parte de su indudable animadversión hacia la teoría de cuerdas hay que señalar que Woitt no entiende apenas los desarrollos recientes de la teoría de cuerdas (yo diría que está todavía intentando asimilar la 2º revolución de las cuerda, la que se hizo en el 95) y no da información fiable sobre la misma. Realmente el único motivo por el que leer su blog es que, después de todo, es un blog sobre teoría de cuerdas :P.

  4. La conjetura AdS/CFT es practicamente equivalente a las teorías tipo Kaluza-Klein (si no entiendo todo mal sobre este tema)… las cuales son equivalentes a GR+QFT; La física de materia condensada se basa en las QFT. Asumiendo GR->SR nos queda QFT en un espacio antidesiter. De haí que considerar que por usar teorías tipo Kaluza Klein las cuerdas sirven de algo… 1926 es el año en el que se crearon estas tecnicas… 1974 las cuerdas. No es nada sorprendente que esta dichosa tecnica sea una buena aproximación para experimentos en materia condenzada.

  5. Hace ya años que la teoria de cuerdas esta bien considerada y consolidada en el mundo cientifico. Edward Witten, medalla Fields y uno de los padres de la teoria M ya publico en 2002 un Nature sobre el tema y desde entonces ya van unos cuantos, reviews en su mayor parte, cierto, pero q muestran el interes de la ciencia en general por esta rama tan innovadora

    Saludos.

    • Gracias PeterParker, pero te pido perdón, los artículos en Nature de Ed. Witten, “dios padre” de la teoría de cuerdas, no son artículos técnicos tipo “Review” sino que son ensayos (“Essay”), comentarios a artículos (“News and Views”) y una revisión de un libro (“Book Review”). Lo siento, pero hay una gran diferencia. Abajo el listado (si se me ha olvidado alguno, por favor corrígeme).

      Para mí es una pena que “dios padre” no pueda publicar un artículo técnico tipo Review como ya hizo “dios abuelo” (Michael B. Green) aunque recibiera críticas (del mismísimo John Ellis, faltaría más).

      Para los interesados (que pueden comprobarlo por sí mismos buscando en Nature):

      Edward Witten, “Unravelling string theory,” Essay, Nature 438: 1085-1085, 21 December 2005. UNA SOLA PÁGINA y MÁS ELEMENTAL IMPOSIBLE.

      Edward Witten, “When symmetry breaks down,” Essay, Nature 429: 507-508, 3 June 2004. NO ES SOBRE TEORÍA DE CUERDAS (HIGGS).

      Edward Witten, “High-energy physics: The mass question,” News and Views, Nature 415: 969-971, 28 February 2002. NO ES SOBRE TEORÍA DE CUERDAS (NEUTRINOS CON MASA).

      Edward Witten, “Circling the inverse square,” News and Views, Nature 383: 215-215, 19 September 1996, y “The holes are defined by the string,” News and Views, Nature 383: 215-216, 19 September 1996.

      Edward Witten, “Twistor magic,” Book Review, Nature 346: 620-621, 16 August 1990.

      En mi opinión ninguno es comparable a un Review de verdad como Michael B. Green, “Unification of forces and particles in superstring theories,” Nature 314: 409-414, 04 April 1985.

      Contestado y criticado por John Ellis, “The superstring: theory of everything, or of nothing?,” Nature 323: 595-598, 16 October 1986.

  6. Gracias por las correcciones, no tienes que pedir perdon XDD, solo queria poner de manifiesto que ya hace tiempo que se le da credito a gente del mundo de las cuerdas en estas revistas…

    A titulo personal tengo que decir que, como cientifico que soy (aunque en el campo de la genetica y cancer), casi valoro mas un paper en los journals especializados (en el caso de Witten el Physics Reviews y similares), que un Science o Nature, que últimamente me parecen mas sensacionalistas que otra cosa (en mi caso, preferiria ver mi trabajo publicado en Nature Cell Biology o Molecular Cell que en Nature por ejemplo, a pesar de la diferencia de impact factor)

    No se si se ha recomendado aqui antes, pero para todo el mundo que como yo no tiene un bagaje tan solido en fisica como algunos por aqui pero tienen interés en saber más de la teoria de cuerdas, hay un libro muy facil de leer y que es una buena introduccion al tema: En busca de SUSY (por supersymmetry), de John Gribbin

    Saludos y felicidades por el blog

    • Tienes razón, “Science y Nature últimamente parecen más sensacionalistas que otra cosa” pero lo que mi entrada quería reflejar es que el sensacionalismo de la teoría de cuerdas ahora está en sus aplicaciones en materia condensada. Y por supuesto, muchas revistas técnicas de gran prestigio también están publicando mucho y de forma fácil en este tema (hoy por hoy todo un hot topic).

  7. Perdonad que cambie de tema y deje aparte las supercuerdas, pero hace tiempo que quería hacerle esta pregunta a algún físico teórico desde el punto de vista de un profano total. Se trata de la equivalencia masa-energía de einstein, la masa seria una forma de energía concentrada y viceversa.
    Vale, pero el espacio “vacio” tiene asociada una determinada energía según parece. ¿existe esta equivalencia también del espacio como una forma diluida de energía? No lo he visto formulado asi pero leyendo sobre el tema parece que se da a entender.

    Si fuera así, y dado que el universo se expande de forma acelerada, requeriría un aporte continuo de energía. La famosa energía oscura repulsiva. Pero..¿es realmente un campo de “fuerza” o lo que ocurre es que se esta creando “vacio”, espacio de alguna manera aumentando el tamaño del universo y alejando los objetos?
    Si esto es así, ¿estaría relacionado con el aumento de entropía de universo? Supongo que el estado energético mas bajo es justamente eso, el espacio, por lo que la energía radiada de alguna manera se tendría que ir convirtiendo en espacio?
    Perdonad se desbarro demasiado! Solo quería saber si estas ideas tienen alguna base
    Saludos

  8. definitivamente la teoria de cuerdas ha ocupado a todos los fisicos, mas no han visto mis teorias, les aconsejo que vean mis teorias en el libro titulado TESTAMENTO DEL COSMOS, alli se encuentra una nueva teoria que revolucionara al mundo de la fisica, es completa y explicada, desde el principio y hasta el final, la unicidad de todo y la 4ta y hasta la 9na dimensiones, con solo la ecuacion de Albert Einstein, y tambien explica la verdadera posicion de la tierra y la explicacion del 2012, que los Mayas, no pudieron explicar, en el libro, expando la tabla de Plank y explico una gravedad que influye en el sistema solar, tambien la forma de la relatividad, el espacio y el tiempo, asi como es la 4ta diemsion, espero que esto ayude a la humanidad a comprender a la creacion, expongo como son los superchorros y muchos sistemas de la creacion asi como el por que no puede existir el big bang ni el infinito, estaran satisfechos cuando lo comprendan, espero pueda la humanidad dar un paso adelante en lo razonable de lo creado.
    gracias.

    Rolando Hernandez Rivero.
    Fisico Teorico Cuantico y Humanista.

  9. no soy fisico, soy mas bien un aficionado a la fisica, y hay algo que no logro comprender a ver si me lo aclaran en terminos simples, para un lector comun y corriente…. que quiere explicar la teoria de cuerdas? origen de la materia, gravedad cuantica??? todas, una listita no nos vendira mal…

  10. Hola Leonardo, no entiendo nada de física,y menos aún de matemáticas. Tal vez, la teoría de cuerdas quiera explicar si de una Cuerda Matriz, (Otras veces llamada : Dios, Big Band, Energía del Universo, Punto…) puede crearse el Tiempo, El Espacio, La Energía, las Partículas, la Matería…
    Por lo que he leido en este foro, los científicos buscáis unificar la ciencia, que yo no sé que es eso, pero suena bien, muy muy bien… Es como cuando Darwin unificó la vida!! Después, creo, conocimos la genética. ¿O ya la conocíamos pero no en forma de espiral?

    No he leido nada de Cuerdas, sólo he visto unos videos en ´youtube´ y tengo un pensamiento Simple para una realidad compleja:
    CM=CM
    CM=CE+Ca (Materia+Espacio) y es una suma porque es la operación más simple.
    T=0, porque todos decís que no existía tiempo.
    Pues si el Universo tiene que ser infinito la única operación se me ocurre es dividir por T la Materia y el Espacio
    CM=(CE+Ca)/T
    Pero si decís que el Universo también tenía valor 0 puede ser que
    CE=0 y Ca=0 , CM=CE+Ca=0.

    Y en este punto no sé resolver CM=0/0, para que salga 0 a no ser que entonces, el tiempo tome algún valor, t1?
    ¿Si el tiempo tiene algún valor, alguna carga de energía, es en otro universo?
    ¿Entonces el tiempo de nuestro Universo es una proyección del Tiempo de otro Universo?
    ¿CM=T, un Universo Parpadeante y un Tiempo infinito?
    ¿Por qué sólo podemos vivir en presente?
    ¿Somos Hámster haciendo ejercicios en la rueda de nuestra jaula?

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