¿Teoria de cuerdas?

[Entro]

Re: ¿Teoria de cuerdas?

La teoría de cuerdas ha de reproducir la física conocida y aún no hay sobre la mesa un modelo consistente que sea exáctamente el modelo estándar.
La teoría de cuerdas por definición ha de responder cuestiones que no entran dentro de la física conocida.
La teoría de cuerdas habría de decir a qué escala veríamos supersimetría dado que supersimetría es un ingrediente esencial de la teoría de cuerdas y en el modelo estándar no la tenemos.
La teoría de cuerdas trabaja en un número de dimensiones que no vemos y no hay un mecanismo único de compactificación que de resultados exactos compatibles con la física conocida.
La teoría de cuerdas introduce un número salvaje de vacíos que de facto posibilitan decir que cualquier cosa es reproducida en teoría de cuerdas, incluido el modelo estándar, pero no sabemos donde está.

Y por supuesto que teoría de cuerdas ha de responder preguntas más allá del modelo estándar, pero no sabemos como plantear las preguntas, ni como extraer las respuestas.

Una teoría que se dice unificadora ha de poder explicar sin ambigüedad lo que vemos y dar predicciones más allá de lo que vemos.

[Mislado]

Re: ¿Teoria de cuerdas?

Hola Entro, por supuesto la teoria de cuerdas tiene que dar todas las explicaciones que indicas, y aun no las da. Pero eso no tiene nada que ver con lo que yo decia. Un test de consistencia para la teoria de cuerdas es que reproduzca la fisica conocida, la RG y el modelo estandard: eso como minimo. Y lo hace. Es cierto que no responde, o no responde de manera univoca a las preguntas que propones, pero lo que si que hace es reproducir exactamente el modelo estandard, sin supersimetria, y si sabemos donde esta. Yo no controlo mucho de fenomenologia de cuerdas, pero si no recuerdo mal es un paper de Angel Uranga de los 90. Es cierto que supersimetria es un "ingrediente esencial". Pero si recuerdas la construccion de las Teorias de Cuerdas te daras cuenta de que solo se exige en la worldsheet de la cuerda, y no es una exigencia realmente, es basicamente la unica posibilidad (hay un par de papers de Green creo en los 80 sobre el tema). Lo curioso es que, sin imponer nada, supersimetria en la worldsheet implica supersimetria en el espaciotiempo!. No obstante, por ejemplo mediante el uso de orbifolds, orientifolds, O-planes, D-branas, podemos romper todas las supersimetrias y obtener un espaciotiempo sin supersimetria, y en concreto el modelo estandard usual no supersimetrico.

[Mislado]

Re: ¿Teoria de cuerdas?

Una ultima cosilla, que a veces produce confusion en cuanto a la supuesta "ambiguedad" de la Teoria de Cuerdas. La Teoria de Cuerdas es un marco teorico, como la Teoria Cuantica de Campos, y por tanto en ella podemos construir modelos incorrectos, que no invalidarian el marco teorico, o, si dicho marco es el adecuado, modelos correctos. De la misma manera que yo puedo proponer una Teoria Cuantica de Campos incorrecta para modelar el modelo estandard, y eso no invalida la Teoria cuantica de campos, simplemente dice que mi modelo es incorrecto. Para falsar el marco hay que encontrar evidencia experimental que contradiga los supuestos que lo definen.

[Entro]

Re: ¿Teoria de cuerdas?

Yo estoy de acuerdo, pero también me parece que hay que ser exquisitos con el lenguaje y no decir "teoría de cuerdas reproduce toda la física conocida", porque simplemente aún no es verdad. Lo que sabemos es que cuerdas puede da lugar a la física conocida porque tiene suficiente flexibilidad para ello, sin embargo, a día de hoy, no tenemos el modelo estándar entre manos tal y como lo conocemos. A día de hoy no hay ni una sola predicción que inequívocamente pueda falsar teoría de cuerdas. Es cierto que se pueden romper todas las simetrías habidas y por haber, pero también es cierto que no hay ni una sola predicción que diga, las simetrías se rompen a tal escala y si miramos ahí vamos a encontrar esto, esto y esto.

Por lo tanto, me parece más honesto, más pulcro y mucho mejor para los interesados en cuerdas y en iniciar una vida investigadora en ese campo que se muestren donde están las lagunas y los fallos y que no se de imagen de campo cerrado, porque simplemente no lo es. De hecho, a día de hoy muchos de los investigadores de cuerdas están desarrollando dichas técnicas para estudiar otras teorías. Lo cual me parece perfecto, todo sea dicho. Me parece que el sueño unificador se difuminó con el landscape y que ahora se necesita un trabajo brutal de revisión de todo el constructo teórico. Pero también es verdad que las técnicas puestas sobre la mesa son útiles y espectaculares como herramientas para entender otros procesos físicos en principio alejados de los motivos originales de las cuerdas, como las aplicaciones a superconductividad y otras ramas de la física de materia condensada.

Por lo tanto, me parece un poco arriesgado dar la imagen de "las cuerdas reproducen toda la física conocida" porque no es cierto.

[Mislado]

Re: ¿Teoria de cuerdas?

Cuando he dicho que las cuerdas reproducen la "Fisica conocida", me referia exclusivamente a que contienen la RG y el modelo estandard, que son nuestras dos teorias clave. Si no fuera asi, deberiamos tirar ya la Teoria de cuerdas.

a día de hoy, no tenemos el modelo estándar entre manos tal y como lo conocemos.

No se muy bien a que te refieres con esto. Si te refieres a que no se ha conseguido obtener en cuerdas el modelo estandard tal y como esta formulado, es incorrecto. Si se ha logrado, ya te digo que es un paper de Angel Uranga en el que obtiene exactamente el modelo estandard no supersimetrico, sin campos extra, ni mas generaciones, ni nada extra.

Ademas creo que estas confundiendo romper supersimetrias mediante "ruptura espontanea de simetria", donde evidentemente necesitas una escala y surgen los problemas que mencionas, a romper supersimetrias de manera "exacta", es decir, mediante la existencia de objetos que rompen supersimetrias, no por ruptura espontanea, sino porque son defectos topologicos que hacen que tu teoria, por ejemplo, en vez de ser N=2 supersimetrica, sea N=1, o N=0. Y ahi no necesitas escala alguna, simplemente esas simetrias que tenias antes ya no son simetrias de tu teoria. Este es el sentido en el que las D-branas, orientifolds,orbifolds, O planes etc "rompen" simetrias. Si examinas ahora el vacio de la teoria, por ejemplo, sera exactamente N=1 en vez de N=2 supersimetrico, a todas las escalas. Un analogo un tanto lejano seria el de una accion con una serie de simetrias, ahora introduces un nuevo termino en la accion correspondiente a un nuevo objeto y tu nueva accion total respeta menos simetrias. Pues esas son las simetrias de tu teoria, ahora. Ambos mecanismos para romper supersimetrias se convinan de maneras muy eficientes en la fenomenologia actual de cuerdas.

Me parece que el sueño unificador se difuminó con el landscape y que ahora se necesita un trabajo brutal de revisión de todo el constructo teórico.

No creo que este sea el sentir de la comunidad de cuerdas: se sabe que tenemos una teoria que describe todas las interacciones conocidas y en ese sentido la unificacion ha sido lograda. Ahora solo hay que entender mejor la Teoria de cuerdas, o formularla en una matematica mas natural, que permita decidir mediante argumentos fisicos naturales cual es la compactificacion o mecanismo adecuado para ir a 4 dimensiones.

[petruxx]

Re: ¿Teoria de cuerdas?

Hola,
es muy interesante lo que se comenta y con relacion a esto me gustaria preguntar algo.

Una ultima cosilla, que a veces produce confusion en cuanto a la supuesta "ambiguedad" de la Teoria de Cuerdas. La Teoria de Cuerdas es un marco teorico, como la Teoria Cuantica de Campos, y por tanto en ella podemos construir modelos incorrectos, que no invalidarian el marco teorico, o, si dicho marco es el adecuado, modelos correctos. De la misma manera que yo puedo proponer una Teoria Cuantica de Campos incorrecta para modelar el modelo estandard, y eso no invalida la Teoria cuantica de campos, simplemente dice que mi modelo es incorrecto. Para falsar el marco hay que encontrar evidencia experimental que contradiga los supuestos que lo definen.

Podemos decir que aquello de

"fuerza = masa x aceleracion"

es un marco teorico de una posible teoria del todo. Sin embargo deja abierta la cuestion de que fuerzas son las que realmente existen en la naturaleza. Con la mecanica cuantica ocurre lo mismo y supongo que en la teoria cuantica de campos tambien. Lo que no se, es si cuando te refieres a la teoria de cuerdas y dices que es una teoria del todo ocurre igual que en los anteriores casos.

Antes has dicho que hasta que no sepamos cual es la nueva fisica desconocida la teoria de cuerdas no es capaz de afirmar nada sobre ella y me surge la duda de que si una "teoria del todo" se la puede calificar de "teoria del todo" cuando practicamente no puede afirmar "nada" que antes no se haya experimentado.

¿Que habria pasado si la RG no se hubiera desarrollado? ¿ Diriamos que la teoria de cuerdas reproduce fielmente los resultados experimentales de la teoria de la gravitacion de Newton? ¿Y si la teoria RG es falsa, o la cuantica? Reproducir o contener la RG o la QCD puede que no sea necesariamente un acierto.

[Entro]

Re: ¿Teoria de cuerdas?

Esa es una excelente cuestión. Se pueden construir infinitos modelos que tengan como cierto límite RG, ¿pero eso nos asegura que son correctos? ¿los modelos no se testean sobre la base de nuevas predicciones?

Así que ateniendonos a esto, se dice que cuerdas contiene el modelos estándar, entonces una pregunta legítima es ¿cuanto vale la masa de los neutrinos? ¿por qué sólo ha tres familias de fermiones? Esas son preguntas totalmente legítimas y que en última instancia han de ser respondidas por una teoría que reclama el título de teoría de unificación. En cuerdas todas estas preguntas habrían de ser contestadas dinámicamente.

El problema es que cuando uno dice, tenemos el modelo estándar, en realidad no es correcto del todo.

Supongo que el tema viene de que en cuerdas es cierto que en ciertas compactificaciones se pueden tener grupos gauge que contienen (o mejor dicho pueden contener) el modelo estándar SU(3)xSU(2)xU(1), sin embargo, también pueden dar lugar a SU(10) o SU(5) u otros grupos. ¿Está de algún modo el modelo estándar favorecido en cuerdas? ¿Hay alguna dinámica en el moduli space que nos diga que ese es el grupo a bajas energías?

Además de que usualmente tenemos un sector oculto, es decir que despues de compactificar tenemos un producto de dos grupos, uno que puede contener al modelo estándar como ya hemos comentado y otro que no vemos por ningún sitio a nivel fenomenológico en nuestra escala. Eso no debería de ser un problema si por algún motivo el grupo oculto tuviera una razón para estar oculto de verdad.

Voy a puntualizar dos cosas que a mi me preocupan bastante.

El problema es que tenemos situaciones en las que se dan predicciones de campos (estados) que transforman bajo los dos grupos a la vez. Y entonces pasa que se predicen situaciones como cargas eléctricas fraccionarias para leptones fundamentales, lo cual suele ser problemático. (De hecho hay un teorema que dice que los estados de carga fraccionaria son inevitables si el grupo gauge al que se llega en un modelo fenomenológico de cuerdas (heterótica y con compactificacion) es el grupo SU(3)xSU(2)xU(1) en vez de un grupo GUT). Pero es que no vemos esas cargas por ningún sitio... por el momento.

Luego está el famoso Landscape, si uno tiene que trabajar con los moduli y buscar un mínimo... simplemente no se sabe cómo hacer eso, lo cual nos lleva a no saber seleccionar un vacío único en la teoría. Esto puede ser que sea un problema técnico por el momento, pero es un problema no resuelto hasta la fecha.

[Mislado]

Re: ¿Teoria de cuerdas?

Hola,

Antes has dicho que hasta que no sepamos cual es la nueva fisica desconocida la teoria de cuerdas no es capaz de afirmar nada sobre ella y me surge la duda de que si una "teoria del todo" se la puede calificar de "teoria del todo" cuando practicamente no puede afirmar "nada" que antes no se haya experimentado.

Yo no he dicho eso... es cierto que actualmente la Teoria de Cuerdas no tiene predicciones fenomenologicas univocas, y eso se tiene que remediar antes de que sepamos que va a salir en los experimentos, porque evidentemente una teoria que vaya reproduciendo todo lo que sale pero que no pueda predecir nada no nos vale. Si alguna vez se descubre el principio fisico que nos guie para la obtencion de predicciones en la Teoria de Cuerdas pues podremos contrastarla, y sino mal pinta la cosa. Eso no quiere decir que no se hayan conseguido resultados "correctos": por ejemplo se ha logrado explicar y calcular la entropia microscopica de los agujeros negros, coincidiendo con la macroscopica.

[Entro]

Re: ¿Teoria de cuerdas?

Lo malo es que eso lo hacen todas las teorías de gravedad cuánticas habidas y por haber, da igual como lo calcules que siempre sale. De hecho es un requerimiento mínimo, así que calcular la entropía tampoco te asegura nada.

[Mislado]

Re: ¿Teoria de cuerdas?

Así que ateniendonos a esto, se dice que cuerdas contiene el modelos estándar, entonces una pregunta legítima es ¿cuanto vale la masa de los neutrinos? ¿por qué sólo ha tres familias de fermiones? Esas son preguntas totalmente legítimas y que en última instancia han de ser respondidas por una teoría que reclama el título de teoría de unificación. En cuerdas todas estas preguntas habrían de ser contestadas dinámicamente.

En efecto estas preguntas han de ser respondidas dinamicamente, y en teoria de cuerdas asi se responden, lo que pasa que la respuesta no es unica: depende de la variedad en la que se compactifique y sus caracteristicas topologicas. Si algun dia se encuentra un mecanismo fisico o principio fisico que diga "esta es la compactificacion" entonces podremos testear todo esto.

El problema es que cuando uno dice, tenemos el modelo estándar, en realidad no es correcto del todo.

Supongo que el tema viene de que en cuerdas es cierto que en ciertas compactificaciones se pueden tener grupos gauge que contienen (o mejor dicho pueden contener) el modelo estándar SU(3)xSU(2)xU(1), sin embargo, también pueden dar lugar a SU(10) o SU(5) u otros grupos. ¿Está de algún modo el modelo estándar favorecido en cuerdas? ¿Hay alguna dinámica en el moduli space que nos diga que ese es el grupo a bajas energías?

Es totalmente correcto decir que tenemos el modelo estandard en cuerdas. Y no me refiero a que haya compactificaciones que, como indicas, tienen grupos gauge que contengan al modelo estandard. Tu te estas refiriendo a compactificaciones de la cuerda Heterotica cuyo objetivo es justificar las GUTs en teoria de cuerdas. Ese es el set up mas elemental, de hace mas de 15 años, y pretendia justo eso, encontrar grupos que contienen al modelo estandard. Pero la historia no acaba ahi: cuando digo que teoria de cuerdas contiene el modelo estandard me refiero a que contiene al modelo estandard exactamente: un grupo gauge SU(3)xSU(2)xU(1) sin ningun tipo de añadido y sin supersimetria ni nada. Esto se puede obtener a partir de la tipo II.

Además de que usualmente tenemos un sector oculto, es decir que despues de compactificar tenemos un producto de dos grupos, uno que puede contener al modelo estándar como ya hemos comentado y otro que no vemos por ningún sitio a nivel fenomenológico en nuestra escala. Eso no debería de ser un problema si por algún motivo el grupo oculto tuviera una razón para estar oculto de verdad.

Lo que comentas responde a las construcciones mas elementales de la compactificacion Heterotica de hace 20 años, y ahora hay compactificaciones mucho mas fisicas que no tienen ese tipo de "problemas". De todas formas, lo que comentas se puede resolver en la propia heterotica: tiene que ver con como se embebe el grupo de holonomia de la variedad compacta en el grupo gauge, pero ya casi no recuerdo estas cosas (estan un tanto obsoletas).

El problema es que tenemos situaciones en las que se dan predicciones de campos (estados) que transforman bajo los dos grupos a la vez. Y entonces pasa que se predicen situaciones como cargas eléctricas fraccionarias para leptones fundamentales, lo cual suele ser problemático. (De hecho hay un teorema que dice que los estados de carga fraccionaria son inevitables si el grupo gauge al que se llega en un modelo fenomenológico de cuerdas (heterótica y con compactificacion) es el grupo SU(3)xSU(2)xU(1) en vez de un grupo GUT). Pero es que no vemos esas cargas por ningún sitio... por el momento.

Aqui no se muy bien que quieres decir: que dos grupos?. Nunca habia oido hablar de esto de las cargas fraccionarias. De todas formas ya te digo que el tema de las compactificaciones de la Heterotica es de hace muchisimos años y simplemente un primer intento de hacer fenomenologia cuando todavia no se conocia casi nada de la Teoria de Cuerdas (ni siquiera se conocia su espectro no perturbativo). Actualmente los mecanismos de compactificacion han evolucionado muchisimo y las compactificaciones con flujos, branas, orientifolds, o planes etc de la tipo II no tienen ninguno de los problemas que mencionas y ademas pueden estabilizar todos los moduli.

Luego está el famoso Landscape, si uno tiene que trabajar con los moduli y buscar un mínimo... simplemente no se sabe cómo hacer eso, lo cual nos lleva a no saber seleccionar un vacío único en la teoría. Esto puede ser que sea un problema técnico por el momento, pero es un problema no resuelto hasta la fecha.

Si que se sabe como hacer, perfectamente ademas: te dejo el famoso paper de la propuesta KKLT para que lo compruebes:

http://arxiv.org/abs/hep-th/0301240

[Mislado]

Re: ¿Teoria de cuerdas?

Lo malo es que eso lo hacen todas las teorías de gravedad cuánticas habidas y por haber, da igual como lo calcules que siempre sale. De hecho es un requerimiento mínimo, así que calcular la entropía tampoco te asegura nada.

El caso es que Teoria de Cuerdas a parte de calcularla, identifica los diferentes estados microscopicos e identifica de que objetos fundamentales esta compuesto el agujero negro, de manera totalmente consistente. Eso creo que ya no lo hacen "todas".

Asimismo tengo entendido que la Loop Quantum Gravity no logra reproducir el factor 1/4 de la entropia a no ser que se fije el parametro de Barbero-Inrmizi a proposito para ello. Y esta no es la manera en la que se consigue una "prediccion".

[Entro]

Re: ¿Teoria de cuerdas?

Eso lo hacen todas, ya te digo, unas por fijar una extensión central, otras por identificar una teoría conforme en la geometría cercana al horizonte, etc. Y en loop quantum gravity no hay que fijar el parámetro para obtener la entropía de un agujero negro, lo que hay que hacer es encontrar una relación (encontrada) entre el parámetro y el nivel de una Chern-Simons que aparece de forma natural en la cuantización de un espaciotiempo que contiene un agujero negro.

Y si eso de fijar el parámetro para ser consistentes con una ley física obtenida por muchas otras vías no es una predicción, entonces fijar la dimensión del espaciotiempo por la aparición de una carga central tampoco viene siendo una predicción.

Pero si nos ponemos así, cuerdas tampoco predice supersimetría. La simetría se introdujo por dos cosas, para tener ferminones (eso hay que meterlo a mano) y para no tener taquiones (pero ahora hay modelos libres de taquiones sin recurrir a supersimetría). Entonces depende de a qué llamemos predicción.

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Re: ¿Teoria de cuerdas?

Eso lo hacen todas, ya te digo, unas por fijar una extensión central, otras por identificar una teoría conforme en la geometría cercana al horizonte, etc. Y en loop quantum gravity no hay que fijar el parámetro para obtener la entropía de un agujero negro, lo que hay que hacer es encontrar una relación (encontrada) entre el parámetro y el nivel de una Chern-Simons que aparece de forma natural en la cuantización de un espaciotiempo que contiene un agujero negro.

Pero todas dan una descripcion microscopica del agujero negro diciendo de que objetos fundamentales esta compuesto y como (en la teoria de cuerdas son branas microscopicas), de manera consistente con la entropia microscopica? Porque ese tipo de construcciones solo las conozco en Teoria de Cuerdas. Si pudieras darme otros ejemplos te lo agradeceria.

Y si eso de fijar el parámetro para ser consistentes con una ley física obtenida por muchas otras vías no es una predicción, entonces fijar la dimensión del espaciotiempo por la aparición de una carga central tampoco viene siendo una predicción.

No es un tema importante, pero hay una diferencia fundamental evidente: se fija la dimension del espaciotiempo por la "carga central" porque sino de otro modo la teoria es inconsistente, y nos da un valor para la dimension del espaciotiempo que no es el que observamos actualmente. En el tema del agujero negro y LQG, si fija el valor de un parametro para que de un resultado que sabemos que es "correcto", pero la teoria seria igualmente consistente para otros valores de dicho parametro.

Pero si nos ponemos así, cuerdas tampoco predice supersimetría. La simetría se introdujo por dos cosas, para tener ferminones (eso hay que meterlo a mano) y para no tener taquiones (pero ahora hay modelos libres de taquiones sin recurrir a supersimetría). Entonces depende de a qué llamemos predicción.

Esto es incorrecto. La supersimetria no se introduce a mano. En concreto, lo que se considera es una accion con fermiones y bosones en la worldsheet. Cuando digo fermiones y bosones en la worldsheet me refiero a fermiones y bosones dos dimensionales, siendo todos bosones espaciotiemporales. Si quieres considerar una accion dos dimensional con bosones y fermiones dos dimensionales, basicamente te ves forzado a considerar una accion con supersimetria dos dimensional (no espaciotemporal, puedes consultar las lecturas de Uranga al respecto). Ahora bien, lo increible es que esta construccion con fermiones dos dimensionales que son bosones espaciotemporales da lugar irremediablemente a supersimetria espaciotemporal y fermiones espaciotemporales!. Asi que nadie impone supersimetria espaciotemporal (que es la fisicamente observable) ni mete fermiones espaciotemporales. Todo se deduce de manera elegante a partir de una accion 2 dimensional con fermiones y bosones dos dimensionales.

[Entro]

Re: ¿Teoria de cuerdas?

Agujeros negros:

No creo que uno pueda decir que se identifican los constituyentes de los agujeros negros, más bien se dice que un gas de cuerdas/branas se comporta en cierto límite como un agujero negro en otro límite.

Todas las versiones de gravedad cuántica identifican los grados de libertad responsables para dar sentido a la entropía, de otro modo sería difícil contar dichos grados de libertad para calcular la entropía.

LQG, parámetro de Immirzi y Entropía:

Ahora ya no se fija el valor del parámetro, ahora simplemente hay una relación entre el nivel de una teoría de CS, que vive en el horizonte, con el parámetro de Immirzi. Y eso es bonito.

Fermiones y Bosones (tigres y leones):

Me parece perfecto. De hecho, a mí la idea de supersimetría me gusta mucho. Pero eso sí, espero que no se encuentre supersimetría y sí se encuentre el Higgs.

[Mislado]

Re: ¿Teoria de cuerdas?

No creo que uno pueda decir que se identifican los constituyentes de los agujeros negros, más bien se dice que un gas de cuerdas/branas se comporta en cierto límite como un agujero negro en otro límite.

Esto no es asi, al menos en los casos que yo he construido: en concreto los agujeros negros estan constituidos de un numero dado de branas, asi como de momento y winding. Y esto es lo que constituye el agujero negro, sin tener que tomar ningun limite, o mas bien en cualquier limite. Ahora bien, para poder tratarlos de manera explicita necesitamos ir a un limite de acoplo debil, donde las branas las podemos tratar en espacio plano como lugares geometricos donde un sector de cuerdas abiertas acaba. Si el agujero negro es extremo o "near extremal" hay argumentos para decir que la entropia calculada en este regimen es la entropia en cualquier otro regimen del mismo conjunto de branas. Como ves, se hace un limite para poder hacer calculos analiticos que de otra manera no serian posibles, pero el agujero negro este constituido por cierto numero de branas y otros objetos en cualquier punto del moduli space. De hecho, se puede ir al limite contrario, el limite de acoplo fuerte, donde aunque no se pueden contar estados microscopicos, se puede comprobar explicitamente que el mismo conjunto de branas da lugar al agujero negro. Es una de las maravillas de la Teoria de Cuerdas que ha dado lugar a tanta investigacion en el tema de agujeros negros

Todas las versiones de gravedad cuántica identifican los grados de libertad responsables para dar sentido a la entropía, de otro modo sería difícil contar dichos grados de libertad para calcular la entropía.

Pero no me dice que es el agujero negro, o como esta exactamente compuesto, en funcion de los objetos fundamentales de la teoria en cuestion. O si? (se agradecen ejemplos)