Ads-728

Ads-728

Psicología

Astrofísica

Genética

Neurociencia

» » Nuestro universo nació de 3 de las 10 dimensiones que predice la teoría de supercuerdas

Un grupo de tres investigadores de la High-Energy Accelorator Research Organization (KEK), la Universidad de Shizuoka y de la Universidad de Osaka, han obtenido por simulación numérica en una supercomputadora, el resultado que nuestro universo nació con tres dimensiones espaciales de las 10 dimensiones que tiene la teoría de supercuerdas, en las cuales, el espacio-tiempo tiene 9 direcciones espaciales y una dirección temporal.

Según la cosmología del "modelo estándar", el universo se originó en una explosión desde un invisible y pequeñísimo punto. Esta teoría es fuertemente apoyada por la observación del fondo cósmico de microondas y la abundancia relativa de elementos. Sin embargo, una situación en la que todo el universo está en un pequeño punto excede el alcance de la teoría general de la relatividad de Einstein, y por esa razón no ha sido posible confirmar realmente el origen del universo.


En la teoría de supercuerdas, considerada la mejor candidata a una "teoría del todo", todas las partículas elementales se representan como diversos modos de oscilación de cuerdas muy pequeñas. Entre estos modos de oscilación, hay una que corresponde a una partícula que media con la gravedad, y por ello la teoría de la relatividad general puede, de forma natural, extenderse a la escala de las partículas elementales.

Por lo tanto, se espera que la teoría de supercuerdas permita la investigación del nacimiento del universo. No obstante, el cálculo real ha sido hasta ahora intratable, debido a que la interacción entre las cuerdas es muy fuerte, por lo que todas las investigaciones se han limitado a la discusión de varios modelos o escenarios.

La teoría de supercuerdas predice un espacio de 9 dimensiones, lo que plantea el gran enigma de cómo puede ser esto compatible con el espacio de 3 dimensiones que vivimos.

Un grupo de tres investigadores, Jun Nishimura (profesor adjunto de KEK), Asato Tsuchiya (adjunto de la Universidad de Shizuoka) y Sang-Woo Kim (investigador del proyecto en la Universidad de Osaka), han conseguido simular el nacimiento del universo, utilizando un superordenador para los cálculos basados ​​en la teoría de supercuerdas. Esto a mostrado que el universo tenía nueve dimensiones espaciales en su inicio, pero sólo tres de éstas fueron sometidas a la expansión en algún momento del tiempo.

En este estudio, el equipo estableció un método para cálcular las grandes matrices (en el modelo matriz IKKT), que representa las interacciones de las cuerdas, y se calcula como cambia el espacio 9-dimensional con el tiempo. En la imagen, las extensiones espaciales de las 9 direcciones están conjuradas contra el tiempo.

Si uno va lo suficientemente atrás en el tiempo, el espacio está configurado en nueve direcciones, pero en algún momento, sólo tres de esas direcciones empezaron rápidamente a expandirse. Este resultado demuestra, por primera vez, que el espacio tri-dimensional que estamos viviendo, en realidad, surge de las 9 dimensiones espaciales que predice la teoría de supercuerdas.

Este cálculo se llevó a cabo en el superordenador Hitachi SR16000 (con un rendimiento teórico de 90,3 TFLOPS), en el Instituto Yukawa de Física Teórica de la Universidad de Kyoto.

Hace casi 40 años desde que se propuso la teoría de supercuerdas como la teoría del todo, extendiendo la teoría general de la relatividad  a la escala de las partículas elementales. Sin embargo, su validez y su utilidad sigue siendo poco clara, debido a la dificultad de realizar los cálculos reales. La nueva solución obtenida en este gran rompecabezas dimensional del espacio-tiempo apoya la validez de esta teoría.

Además, se establece un nuevo método para analizar la teoría de supercuerdas usando ordenadores, lo que abre la posibilidad de aplicar esta teoría a problemas diversos. Por ejemplo, ahora debería ser posible la comprensión teórica de la inflación, que se cree que tuvo lugar en los inicios del universo, y también la expansión acelerada del universo, por cuyo descubrimiento se obtuvo el Premio Nobel de Física este año.

Se espera un mayor desarrollo de la teoría de supercuerdas y que juegue un papel importante en la solución de enigmas de la física de partículas, como la existencia de la materia oscura, sugerida por las observaciones cosmológicas, y de la partícula de Higgs, de la que se espera su descubrimiento por los experimentos del LHC.


«
Next
Entrada más reciente
»
Previous
Entrada antigua
Editor del blog Pedro Donaire

Filosofía

Educación

Deporte

Tecnología

Materiales