Un trabajador de mantenimiento inspecciona el túnel del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el centro de investigación CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) el 19 de noviembre. 2013, en Ginebra, Suiza. Foto de Vladimir Simicek / isifa / Getty Images Cuando el Gran Colisionador de Hadrones se encendió por primera vez en 2008, aparentemente había infinitas posibilidades, e ideas, de lo que podría encontrar. Tal vez detecte el escurridizo bosón de Higgs, lo que ayudaría a los científicos a confirmar cómo otras partículas ganan masa. Tal vez descubriría una gran cantidad de nuevas partículas que darían a los físicos no solo una confirmación de la supersimetría, pero también una bonanza de nueva ciencia para estudiar. Tal vez crearía un nuevo universo donde estaba bien comer Cheetos para la cena y los protones se parecían a Froot Loops.
Algunas de estas posibilidades eran más probables que otras. Y algunos de ellos (ejem) fueron, De hecho, no realmente dentro del alcance del LHC. Mientras que los detractores predijeron que los mini Big Bangs del LHC crearían agujeros negros que destruirían el mundo y se comerían el universo como tantos Cheetos para cenar, la verdad es que no había tantas teorías que el LHC pudiera probar o refutar.
Y en términos de ese alcance:No, el LHC no va a probar la teoría de cuerdas, pero podría proporcionar evidencia para apoyar ideas que son fundamentales para la teoría de cuerdas.
Piénselo así:estoy caminando y veo un túnel. Creo que ese túnel podría tener algún tipo de arroyo que lo atraviesa, así que tiro una pelota y veo qué pasa cuando sale por el otro lado. Si la pelota sale empapada, Podría decir que apoya totalmente mi teoría de que el túnel contenía una corriente. Pero alguien más podría decir que apoya la teoría de que hay un rociador en el túnel. Otro más podría decir que en realidad está lloviendo en el túnel, y una bola mojada es lo que lo demuestra.
Lo único que podemos decir con certeza es que la bola mojada apoya todas esas teorías, y tal vez descarte la teoría de que el túnel está completamente seco. En el LHC, Los físicos con ideas muy dispares están buscando declaraciones de "la pelota está mojada" para respaldar, o refutar, las teorías sobre cómo funcionan las partículas (y el universo). Una de esas teorías es la teoría de cuerdas.
La teoría de cuerdas básicamente dice que las partículas están compuestas de energías que se asemejan a cuerdas vibrantes. Las vibraciones distintivas de las cuerdas crean todas las diferentes partículas y fuerzas. Entonces, fundamentalmente, toda la materia y las fuerzas del universo están hechas de estas cuerdas vibrantes [fuente:Greene]. Pero aquí hay un dato divertido:la teoría de cuerdas no se convierte realmente en una teoría unificadora, una que pueda explicar los componentes de cada fuerza y partícula en el universo, a menos que resulte que el universo también tiene más de tres dimensiones. Cuales, sabes, Es difícil conseguir que muchos físicos se den la mano.
Y por una buena razón. Esto no es Hogwarts, no podemos simplemente aparecernos en otra dimensión para comprobar si realmente está ahí. Solo podemos mirar a nuestro alrededor y ver tres dimensiones observables frente a nosotros. Pero es posible que pueda convencerse a sí mismo de creerlo si piensa en las dimensiones como realmente, realmente pequeños ... tal vez son demasiado pequeños para verlos.
Eso crea un problema:si las dimensiones necesarias son demasiado pequeñas para verlas, ¿Cómo diablos podemos esperar observar, o incluso probar una hipótesis sobre, la teoría de cuerdas?
Ahí es donde entra en juego el LHC. Se están intercambiando algunas ideas para probar algunas de las características de la teoría de cuerdas. Una es bastante sencilla:el modelo más simple de la teoría de cuerdas predice la existencia de partículas supercompañeras. Básicamente, Estos son socios mucho más pesados de los quarks y leptones del Modelo Estándar que los físicos ya han observado, y unirían fuerza y materia. Los físicos esperaban encontrar supercompañeras en la misma masa que el Higgs, pero aún no lo han hecho. Entonces, el LHC está haciendo todo lo posible para tratar de encontrar esas partículas supercompañeras, ambos en sus últimas colisiones de protones, y en experimentos futuros a energías aún mayores. La "bola húmeda" en este caso, las partículas supercompañeras, también apoyaría la teoría de las supersimetrías, que está conectado a, pero separado de, teoria de las cuerdas.
El LHC también puede lanzarse a la búsqueda de esas dimensiones ultrapequeñas que tendrían que existir para que la teoría de cuerdas funcione como una teoría unificada. Si esas dimensiones existen, prácticamente estaríamos nadando en ellos. El LHC puede golpear protones para producir nuevas partículas, tal como lo ha estado haciendo. Al sumar la energía de las partículas formadas en las colisiones y restarla de la energía de las partículas antes de la colisión, podemos decir si parte de la energía es MIA. Si esto es, entonces podríamos decir, "Oye, no sabemos adónde se fue esa energía, pero tal vez esté en otra dimensión ".
Esta vez, la bola mojada es la diferencia de energía antes y después de la colisión. De nuevo, esto no estaría "probando" la teoría de cuerdas o incluso dimensiones adicionales. Pero sería un descubrimiento científico que respalda algunas de las cosas necesarias para que funcione la teoría de cuerdas.
Lo que no podemos predecir es si la teoría de cuerdas madurará y se convertirá en una hipótesis científica que podamos probar u observar. Ahora, una de las razones por las que es tan controvertido es que muchos físicos no creen que sea posible realizar pruebas, y lo que es más importante, no creen que sea posible probar que es falso. Algunos en la comunidad de físicos se sienten cómodos diciendo que la teoría de cuerdas es directa y no falsable [fuente:Nature Physics]. (Eso significa que tienes que poder refutar la hipótesis, no solo confirmarlo.)
Entonces, si bien podemos estar razonablemente seguros de que no, el LHC no va a probar que la teoría de cuerdas sea cierta usando colisiones de protones, los físicos pueden encontrar alguna evidencia que no pruebe que esté equivocada.
Escucha, Estoy tan aterrorizado como cualquier otro que diga que la teoría de cuerdas es buena o mala. Los físicos están locos por eso, en ambos lados de la moneda. Para obtener más información sobre la teoría de cuerdas o la controversia que la rodea, consulte las fuentes para obtener más información.
