Durante décadas, la teoría de cuerdas fue el blanco favorito de los físicos escépticos. Matemáticamente elegante, filosóficamente ambiciosa, pero imposible de probar experimentalmente: esas cuerdas vibrantes que supuestamente forman toda la materia del universo son mil millones de veces más pequeñas que un protón, y ningún acelerador de partículas existente o imaginable puede llegar a esas escalas. Entonces llegó un equipo de Caltech con una estrategia completamente diferente: en lugar de buscar las cuerdas, decidieron ignorarlas por completo. Lo que encontraron los dejó sin palabras.
El experimento mental que cambió el enfoque
Clifford Cheung, físico teórico de Caltech, junto con Aaron Hillman y Grant Remmen de la Universidad de Nueva York, partieron de una pregunta distinta a la habitual en este campo: ¿qué reglas mínimas necesita cumplir cualquier teoría que describa cómo se comportan las partículas cuando chocan a energías extremas? Sin asumir la existencia de cuerdas, sin partir del marco conceptual de la teoría, eligieron cuatro principios básicos de la física —entre ellos la unitariedad, que establece que las probabilidades de todos los resultados posibles en cualquier situación deben sumar 100%— y comenzaron a calcular.
La técnica que usaron se llama bootstrap, un enfoque que tiene raíces en los años sesenta y que fue revivido y modernizado por Cheung en los últimos años. La idea es «tirarse de los propios cordones» —como dice el nombre— y construir una teoría desde adentro hacia afuera, a partir de lo que cualquier teoría consistente debe ser, sin imponer de antemano lo que uno espera encontrar.
Las cuerdas aparecieron sin que nadie las invitara
Al resolver las ecuaciones, los investigadores obtuvieron amplitudes de dispersión —las cantidades matemáticas que describen las probabilidades de que dos partículas interactúen cuando colisionan— que tenían una forma muy específica. Esa forma era exactamente la que la teoría de cuerdas predice. No una aproximación. No algo similar. La misma estructura matemática, emergiendo de cuatro suposiciones generales sin que nadie la pusiera ahí.
«Normalmente escribimos una teoría hermosa, pensamos en una idea profunda y luego calculamos algo que podría medirse en un experimento», explicó Cheung. «Esto es exactamente lo inverso». En lugar de partir de la teoría y llegar a las predicciones, partieron de los principios más básicos y la teoría emergió sola. El estudio fue aceptado para publicación en Physical Review Letters, una de las revistas de física más prestigiosas del mundo, con el título «Strings from Almost Nothing» —cuerdas desde casi nada.
Qué dice este resultado —y qué no dice
Tal como reporta ScienceDaily en su cobertura del estudio, el hallazgo no prueba que la teoría de cuerdas sea correcta ni que las cuerdas existan físicamente. Lo que sí sugiere es algo más sutil pero igualmente significativo: que si uno parte de los principios más básicos que cualquier teoría consistente de partículas debe satisfacer, la teoría de cuerdas no es una opción entre muchas, sino posiblemente la única opción. En términos técnicos, las amplitudes de dispersión de la teoría de cuerdas parecen estar seleccionadas de manera única por esas condiciones.
Hirosi Ooguri, físico teórico de Caltech y referente del campo, lo explicó en términos del contexto histórico: la función que Gabriele Veneziano escribió en 1968 para describir los patrones de partículas que salían de los colisionadores de la época —y que fue el punto de partida accidental de toda la teoría de cuerdas— ahora reaparece como consecuencia inevitable de asumir apenas cuatro reglas básicas. «El enfoque bootstrap había quedado obsoleto, pero ahora personas como Cliff lo están reviviendo y modernizando», señaló Ooguri.
El problema que todavía no tiene solución
La crítica más persistente a la teoría de cuerdas sigue en pie: sus predicciones se vuelven relevantes a escalas de energía que ningún experimento humano puede alcanzar. El Gran Colisionador de Hadrones del CERN, el acelerador de partículas más potente jamás construido, no tiene ni de lejos la energía necesaria para romper las partículas hasta el nivel de las cuerdas. Sin evidencia experimental directa, ningún resultado teórico, por elegante que sea, puede confirmar que las cuerdas son reales.
Lo que cambia con este trabajo es el estatus filosófico y matemático de la teoría. Si antes era «una teoría posible entre muchas», ahora hay un argumento serio para decir que podría ser la única que satisface los criterios más básicos de consistencia física. Para una teoría que lleva décadas siendo cuestionada, no es poco.
La física más ambiciosa del universo
La teoría de cuerdas nació como candidata a ser la «teoría del todo»: el marco unificado que podría reconciliar la mecánica cuántica —que describe el comportamiento de las partículas subatómicas— con la relatividad general —que describe la gravedad y la estructura del cosmos a gran escala—. Esas dos teorías, cada una extraordinariamente exitosa en su dominio, son incompatibles entre sí en los extremos donde ambas deberían aplicar simultáneamente, como en el interior de los agujeros negros o en los primeros instantes del Big Bang.
Que la misma estructura que busca resolver esa incompatibilidad fundamental emerja de forma natural a partir de cuatro reglas básicas es, como mínimo, algo que los físicos no pueden ignorar. Si las cuerdas son reales o no sigue siendo una pregunta abierta. Pero la posibilidad de que el universo no tenga otra opción que ser así se volvió, hoy, un poco más concreta.
