BRANAS, RANDALL Y SUNDRUM

Leí hace un par de meses este libro de Lisa Randall, (muy didáctico y recomendable) sobre la posibilidad de que vivamos en un universo multidimensional de branas, he buscado por la red algún ártículo introductorio al tema de las branas y la teoría Randall-Sundrum para que conozcais un poco sobre todo ello (los que todavía no lo conozcais) . Espero que lo disfruteis.

Aquí podeis echarle un vistazo.



MundoBrana, Randall y Sundrum

La física clásica, la manera como el ser humano interpreta los fenómenos físicos de la naturaleza, sufrió dos revoluciones conceptuales en los comienzos del siglo XX:
1) La teoría de la relatividad general, fundada por Albert Einstein, que cambió completamente las nociones sobre el origen y el destino del Universo. En esta teoría, el espacio y el tiempo pasaron de ser de un mero escenario pasivo en que se producen los acontecimientos a participantes activos en la dinámica del Cosmos.
2) La teoría cuántica, cuyo primer paso lo dio Max Planck en 1900 cuando descubrió que la radiación de un cuerpo rojo era explicable si la luz podía ser emitida y absorbida en paquetes discretos, llamados quanta. Einstein también demostró en uno de sus revolucionarios artículos, escrito en 1905, que la hipótesis cuántica de Planck podría explicar lo que se conoce como efecto fotoeléctrico, base de los modernos detectores de luz y cámaras de televisión y gracias al cual Einstein recibió el premio Nobel de física.
En la búsqueda de una teoría unificada de la física, que combinase la gravedad con la teoría cuántica, se propuso la llamada teoría supersimétrica de cuerdas, en la cual las cuerdas son objetos unidimensionales cuyas vibraciones son interpretadas como membranas.
Después de 1985, se hizo evidente que la teoría de cuerdas no era la descripción completa. Se advirtió que las cuerdas son tan sólo un miembro de una amplia clase de objetos que pueden extenderse en más de una dimensión. El doctor Paul Townsend, de la Universidad de Cambridge, les dio el nombre de p-branas. Una p-brana tiene longitud en p dimensiones. Una p=1 brana es una cuerda, una p=2 branas es una superficie o membrana, y así sucesivamente.
Todas las p-branas podían ser obtenidas como soluciones de las ecuaciones de las teorías de supergravedad en 10 u 11 dimensiones. La idea es que después de las tres dimensiones espaciales y la dimensión asignada al tiempo, de las que tenemos conciencia, las otras seis o siete dimensiones están enrolladas con un radio de curvatura tan pequeño que no las observamos.
¿Cómo surgió la idea de las dimensiones “extras”? ¿Pueden observarse estas dimensiones? Contestemos primero esta última pregunta. Existe la posibilidad de que podamos observarlas con el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) que formará parte del CERN de Ginebra, a partir del 2007. Lo que ha convencido a mucha gente de la existencia de estas “otras” dimensiones es la aparición de una red de relaciones inesperadas. Parece ser que las diversas teorías que explican estos fenómenos forman parte de una misma teoría subyacente, llamada teoría M.
Acerca del surgimiento de estas ideas, la periodista Marguerite Holloway escribió un reportaje en la publicación en línea Scientific American.com, titulado “The Beauty of Branes”. En él describe la aventura de Lisa Randall, física de la Universidad de Harvard, quien pensó en dimensiones más elevadas e impulsó ideas de la física y de la cosmología que pueden dar la pauta para una reconciliación de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza.
Lisa Randall fue “llevada” hacia las dimensiones extras en el verano de 1998. Las dimensiones extras están más allá de las cuatro que encontramos cotidianamente (las tres dimensiones espaciales más el tiempo, incorporado desde la teoría de la relatividad general). El matemático Theodor Kaluza había propuesto una quinta dimensión en 1919, la teoría de cuerdas requería 10 dimensiones y la teoría M necesitaba de 11. Pero Randall no les encontró mucho sentido hasta que decidió les serían útiles para explicar la supersimetría, uno de los acertijos que estaba ponderando.
Randall contactó a Raman Sundrum, un estudiante de post-doctorado de la Universidad de Boston, y entre ambos sostuvieron una lluvia de ideas acerca de las dimensiones extras y branas. Los artículos que resultaron de este encuentro, nominados RS-1 y RS-2 son dos de los documentos más citados en física en los últimos cinco años. Ofrecieron una perspectiva novedosa de concebir la gravedad, las branas y las dimensiones extras, y sugirieron que el Universo evolucionó de manera distinta en su comienzo que después.
Un instinto fuera de lo común es lo que motivó a Randall a buscar problemas que conocía poco. Ella trabajó, por ejemplo, en versiones perfectas de números complejos conocidas como integrales gaussianas. Sus aproximaciones a estos números devinieron en campos de la física tan diversos como el technicolor, la violación de la paridad simétrica, la estructura de los sabores y la bariogénesis, por mencionar algunos.
La esencia del trabajo de Randall y Sundrum estriba en que la gravedad puede residir en branas diferentes de la nuestra. En este modelo, todas las fuerzas y partículas se atienen a tres branas excepto la gravedad, que se concentra en las otras branas y es libre para circular a través del espacio-tiempo. Para el momento en que nos alcance, la gravedad será débil, mientras que en la otra brana será fuerte.
Los teóricos que sostienen el concepto de cuerdas piensan que confinar todas las fuerzas a branas parece una idea débil, pero no han trabajado en el mecanismo, según explica el físico Joseph Lykken, del Fermilab. “Randall y Sundrum cambiaron la forma de concebir la materia por completo”, subraya. Existen ideas que parecen estar contra la más elemental intuición, de tal modo que algunos físicos tuvieron temor de considerarlas, pero el temor era distinto al de estar especulando sobre algo irreal. El tiempo les dio finalmente la razón a Randall y Sundrum, pues ofrecían un nuevo conjunto de opciones para lo que acaeció en el Universo temprano.
Algunos de los modelos más recientes serán puestos a prueba con el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), cuando este se ponga en marcha, en mayo del 2008.
Randall colabora ahora con el doctor Andreas Karch, de la Universidad de Washington, quien confiesa que a veces no la entiende, aun cuando, por lo general, ella tiene la razón. De acuerdo a ella, vivimos en un Universo de 3-branas, aun cuando hay regiones ulteriores a ese horizonte que parecen totalmente diferentes. “Y aún no las hemos explorado”, concluye.
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