Confianza en las branas: tunelado y física de cuerdas

“Como pasa a menudo en la ciencia, todo el mundo contribuye con un trozo, formando el cuadro completo sólo tras años de duro trabajo”, cuenta Amanda Weltman a PhysOrg.com. Weltman, científico de la Universidad de Cape Town y la Universidad de Cambridge, cree que ella y sus colaboradores han encontrado otra pieza del puzzle, especialmente con respecto a la Teoría de Cuerdas. “Usamos una herramienta desarrollada en la Teoría de Campo Cuántico y la adaptamos par el estudio de la física de cuerdas”.

Weltman y sus colegas, Adam Brown y Saswat Sarangi de la Universidad de Columbia, y Benjamin Shlaer de la Universidad de Colorado, explican su trabajo en un artículo titulado “Enhanced Brane Tunneling and Instanton Wrinkles (Tunelado de branas mejorado y arrugas de instantón” publicado en Physical Review Letters.

Weltman dice que está más interesada en comprender la dinámica de lo que se conoce en la Teoría de Cuerdas como paisaje. “En los primeros años de la Teoría de Cuerdas, la gente esperaba que habría un único estado base que describiría nuestro universo”. Lo describe como un valle entre dos colinas, y entonces señala que hay otros valles con puntos igualmente bajos, o vacua.

“Puede haber un paisajes de tales vacuas con muchos caminos distintos por los que se puede llegar a ellos”, continúa. “Esta realización de un paisaje completo de posibles valores ha abierto nuevas preguntas sobre el campo”.

Weltman dice que ella y sus colaboradores “se hicieron una pregunta muy básica: Si el universo es uno en una miríada de tales vacuas, ¿durante cuanto tiempo estaría allí?” Para responder a este pregunta “estudiamos el tunelado entre distintos vacuas, incluyendo los grados de libertad de las cuerdas”.

“El concepto de tunelado ha estado alrededor de la Teoría Cuántica durante tiempo”, apunta. “La idea es que si tienes una partícula cuántica golpeando un muro, la probabilidad de que aparezca al otro lado del muro no es cero, al contrario que en su homólogo clásico. Ahora estamos estudiando tal tunelado en el contexto de las cuerdas y branas en la Teoría de Cuerdas en lugar de sólo en partículas de la Teoría Cuántica”.

Siguiendo con la idea del valle, Weltman explica que el campo en un valle intentaría llegar al otro lado de la colina – y a otro valle. “Se pensaría que cuanto más alta es la barrera, más difícil sería, como si intentases subir una colina en bicicleta.” Tras una pausa dice: “No funciona de tal forma. Cuanto más alta es la barrera, más fácil es el tunelado”.

Weltman dice que usando las viejas técnicas cuánticas para estudiar el paisaje más complejo de la Teoría de Cuerdas nos ha ofrecido respuestas bastante distintas de lo que se esperaría. Ella habla de tunelado en términos de D-branas, las cuales están situadas en los extremos de las cuerdas. Estas branas representan los límites de las cuerdas en la Teoría de Cuerdas. Weltman lo visualiza como una brana en cada extremo de una tira de regaliz.

En un correo, Weltman expone cómo funciona el tunelado de branas: “Nuestra interpretación de estos resultados es que más que la brana sea atravesada por el campo a través de un túnel, se crea un nuevo par brana-antibrana en el otro lado, y la antibrana pasa por el túnel para aniquilar la brana original. Elevando la altura de la barrera, la creción de tales pares, y por tanto el tunelado, se aumenta. Tienes un tunelado más rápido de lo que ingenuamente esperarías”.

Bien es cierto, como gran parte de la Teoría de Cuerdas, que este concepto de tunelado de branas está en sus primeras etapas. “Lo siguiente es estudiar modelos concretos”. Dice Weltman que ya están trabajando en ello. “Queremos ser tan específicos como nos sea posible, y ver cómo cambia lo que se había observado anteriormente”.

Continúa: “En otras áreas de investigación, la gente estudia estas vacuas y busca clases de vacuas que nos pudiesen dar las características que esperamos del Modelo Estándar – la masa de las partículas, sus acoplamientos y el número correcto de generaciones. Para explicar por qué estamos en tan estado de vacío, debemos comprender la dinámica de la Teoría de Cuerdas.

La dificultad estriba en acertar. “No es fácil conseguirlo todo a la vez, especialmente cuando incluimos la constante cosmológica”, admite Weltman. “Cualquier mecanismo que nos dirija hacia valores pequeños de la constante cosmológica, pero que no sean cero, sería convincente”.

Ciencia Kanija