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¿Cuál es la conexión entre las cuerdas cósmicas y las cuerdas hipotetizadas en la teoría de cuerdas?

Leí en alguna parte que Edward Witten, el (otrora) gran impulsor de la teoría de cuerdas, dijo que el descubrimiento de cuerdas cósmicas (al principio de este artículo de Wikipedia está escrito: "No confundir con las cuerdas de la teoría de las cuerdas") aportaría pruebas a favor de la teoría de las cuerdas.

Ahora bien, una cuerda cósmica es un concepto que se desprende del Modelo Estándar de partículas elementales y la especulación sobre tal entidad apareció en escena antes que la teoría de cuerdas.

Su longitud puede abarcar todo el Universo, tienen un espesor de aproximadamente $10^{-17}$ (pero por favor, corregidme si me equivoco), y dentro de la cuerda, las condiciones son como las que había antes de que se produjera la ruptura de simetría espontánea (igualmente podría haber cuerdas cósmicas mucho más finas, a la luz de la GUT, dentro de las cuales las condiciones fueran como las que había antes de la SSB de la fuerza fuerte y electrodébil).

En pocas palabras: No veo ningún parecido entre las cuerdas cósmicas y las cuerdas de la teoría de cuerdas, salvo que ambas se llaman cuerdas.

Mi pregunta es sencilla: ¿cuál es la conexión ( si existe) entre las cuerdas cósmicas y las cuerdas utilizadas en la teoría de cuerdas?

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Febry Ghaisani Puntos 36

No soy un experto en la teoría de cuerdas, pero sí tengo conocimientos generales sobre la noción de cuerda cósmica. Una cuerda cósmica es un tipo de estructura que se ha discutido en la física teórica durante bastante tiempo. Creo que la mayoría de los intentos de pensar en la gravedad cuántica permiten este tipo de cosas, así que no creo que una cuerda cósmica distinga necesariamente entre las teorías de la gravedad cuántica. En ese sentido, no apoyaría necesariamente a la teoría de cuerdas sobre otros enfoques. Sin embargo, dependiendo de los datos, limitaría las teorías y podría descartar algunas.

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Vahid Ghadiri Puntos 1

Una cuerda fundamental es el bloque de construcción de la teoría de cuerdas. Por definición, la cuerda no puede definirse en términos más elementales. Excepto quizás como la excitación elemental de un campo de la teoría de cuerdas.

En cambio, las cuerdas cósmicas son defectos topológicos. Son el resultado de transiciones de fase y surgen de fenómenos espontáneos de ruptura de simetría en la teoría cuántica de campos ordinaria.

Algunos teóricos de las cuerdas han planteado la hipótesis de que las "diminutas" cuerdas fundamentales pueden convertirse en cuerdas de un tamaño enorme (del orden del radio de Hubble) debido a la inflación del universo temprano. El espectro y la dinámica de las cuerdas cósmicas y fundamentales difieren y esas diferencias podrían comprobarse experimentalmente si se encontraran cuerdas cósmicas; lo que plantea la emocionante posibilidad de detectar las supercuerdas fundamentales macroscópicas de la teoría de cuerdas. Por eso Witten dice que tal vez encontrar "cuerdas cósmicas" podría dar la oportunidad de probar la teoría de cuerdas.

Referencias:

En busca de la teoría de las cuerdas en el cosmos

Vídeo divulgativo sobre las cuerdas cósmicas

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user175632 Puntos 21

Lo que he dicho arriba sigue siendo válido, pero por alguna razón se ha pasado por alto, la idea de una semilla cósmica no es exclusiva de la teoría de cuerdas.Si un vacío no es verdaderamente newtoniano y se expande de hecho (apareciendo un nuevo espacio) entonces también habrá nuevas fluctuaciones añadidas al espaciotiempo. Las fluctuaciones también pueden actuar como semillas del universo para explicar un aglutinamiento gravitacional primordial, dando lugar a la estructura a gran escala, aunque, esto utiliza la noción de alguna fase de expansión rápida. De hecho, Wald y Harren han demostrado que es posible recuperar las semillas cósmicas sin inflación.

En su modelo las inhomogeneidades del universo surgen mientras se encuentra en la fase de radiación - su modelo también requiere que todos los modos de fluctuación habrían estado en su estado básico y que las fluctuaciones "nacen" en el estado básico en un momento apropiado que es lo suficientemente temprano para que su longitud física sea muy pequeña en comparación con el radio de Hubble, en cuyo caso, pueden "congelarse" cuando estas dos longitudes se igualan.

Se ha señalado en la literatura que es evidente la necesidad de algún proceso que sea responsable del llamado "nacimiento" de la fluctuaciones, pero hoy quiero mostrar cómo se puede hablar de fluctuaciones en el contexto del espacio en expansión, lo que se requiere dentro de un enfoque sensato para unificar las semillas cósmicas con la dinámica del espaciotiempo. Es posible construir una forma de la ecuación de Friedmann con lo que se llama el término de fluctuación de Sakharov, que son los modos de las fluctuaciones del punto cero

$m\dot{R}^2 + 2\hbar c R \int k\ dk = \frac{8 \pi GmR^2}{3}\rho$

Cuando $R \approx 0$ (pero no puntual) entonces las fluctuaciones están en su estado básico. Aunque la inflación no es necesaria para explicar la siembra cósmica, existen alternativas en sí mismas a la inflación cósmica, como un tema particular que he investigado con pasión; la rotación puede imitar perfectamente la energía oscura, que se cree que explica la expansión y quizás incluso la aceleración (si es que existe tal cosa). Es posible expandir el Langrangiano de los modos de punto cero en la curvatura del espaciotiempo de fondo en una serie de potencias

$\mathcal{L} = \hbar c R \int k\ dk... + \hbar c\ R^n\ \int \frac{dk}{k^{n-1}} + C$

Donde C es una constante de renormalización que se fija en cero para el espacio plano. En un momento dado se creyó que la cuarta potencia sobre los momentos de las partículas sería cero

$\hbar c\ \int k\ dk^3 = 0$

Pero en la curvatura del espaciotiempo ocurren cosas interesantes, no es necesario que se cumpla esa condición. Las anisotropías pueden surgir de manera interesante cuando me refiero a las ecuaciones que investigué en el modelo de rotación. Una ecuación de estado con definición termodinámica puede darse como

$T k_B \dot{S} = \frac{\dot{\rho}}{n} + \frac{\rho + P}{n}\frac{\dot{T}}{T}$

El último término $\frac{\dot{T}}{T}$ calcula las variaciones de temperatura que surgen, incluso en presencia de la semilla cósmica y, por lo tanto, podemos cambiar el coeficiente de densidad efectiva de la siguiente manera:

$\frac{\dot{R}}{R}\frac{\ddot{R}}{R} = \frac{8 \pi G}{6}(\rho + \frac{3P}{c^2} + \hbar c \int k^3\ dk)\frac{\dot{T}}{T}$

REFERENCIAS

Ver las fluctuaciones de Sakharovs en el espacio curvo y cómo aplica las correcciones gravitacionales.

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