Un nuevo enfoque en la física cuántica
“Proporciona un marco natural, o un mecanismo de contabilidad, para ensamblar un gran número de diagramas de Feynman”, dijo Marcus Spradlin, físico en la Universidad de Brown, quien ha estado aprendiendo las nuevas herramientas de la superficieología. “Hay una compactificación exponencial en la información”. Carolina Figueiredo, estudiante de posgrado en la Universidad de Princeton, notó una coincidencia sorprendente donde tres especies de partículas cuánticas aparentemente no relacionadas actúan de manera idéntica.
Diferencias entre superficieología y amplituhedro
A diferencia del amplituhedro, que requería partículas exóticas para proporcionar un equilibrio conocido como supersimetría, la superficieología se aplica a partículas más realistas y no supersimétricas. “Es completamente agnóstica. No le importa en absoluto la supersimetría”, dijo Spradlin. “Para algunas personas, yo incluido, creo que eso ha sido realmente una sorpresa”. La pregunta ahora es si este nuevo enfoque geométrico más primitivo de la física de partículas permitirá a los físicos teóricos escapar de las limitaciones del espacio y el tiempo por completo. “Necesitábamos encontrar algún tipo de magia, y tal vez esto sea”, dijo Jacob Bourjaily, físico en la Universidad Estatal de Pensilvania. “Si va a deshacerse del espacio-tiempo, no lo sé. Pero es la primera vez que veo una puerta”.
Los desafíos de la predicción cuántica
Figueiredo sintió la necesidad de alguna nueva magia en los últimos meses de la pandemia. Ella estaba enfrentando una tarea que ha desafiado a los físicos durante más de 50 años: predecir lo que sucederá cuando las partículas cuánticas colisionan. A finales de la década de 1940, un esfuerzo de varios años realizado por tres de las mentes más brillantes de la era de posguerra—Julian Schwinger, Sin-Itiro Tomonaga y Richard Feynman—consiguió resolver el problema para partículas cargadas eléctricamente. Su eventual éxito les valió un Premio Nobel. El esquema de Feynman era el más visual, así que dominó la forma en que los físicos piensan sobre el mundo cuántico.
Cuando dos partículas cuánticas se juntan, puede suceder cualquier cosa. Pueden fusionarse, dividirse en muchas, desaparecer, o cualquier secuencia de lo anterior. Y lo que realmente sucederá es, en cierto sentido, una combinación de todas estas y muchas otras posibilidades. Los diagramas de Feynman mantienen un registro de lo que podría suceder al interconectar líneas que representan las trayectorias de las partículas a través del espacio-tiempo. Cada diagrama captura una posible secuencia de eventos subatómicos y proporciona una ecuación para un número, llamado “amplitud”, que representa las probabilidades de que esa secuencia tenga lugar. Agrégale suficientes amplitudes y, los físicos creen, y obtienes piedras, edificios, árboles y personas. “Casi todo en el mundo es una concatenación de esas cosas sucediendo una y otra vez”, dijo Arkani-Hamed. “Solo cosas viejas y tradicionales rebotando entre sí”.
La tensión de las amplitudes
“Hay más y más indicios de que la gravedad va a intervenir”, dijo Nima Arkani-Hamed, del Instituto de Estudios Avanzados. Hay una tensión desconcertante inherente en estas amplitudes, una que ha desconcertado a generaciones de físicos cuánticos que se remontan a Feynman y Schwinger. Uno podría pasar horas en una pizarra esbozando trayectorias de partículas bizantinas y evaluando fórmulas complicadas solo para descubrir que los términos se cancelan y las expresiones complejas se descomponen, dejando respuestas extremadamente simples—en un ejemplo clásico, literalmente el número 1. “El grado de esfuerzo requerido es tremendo”, dijo Bourjaily. “Y cada vez, la predicción que haces se burla de su simplicidad”.
Fuente y créditos: www.wired.com
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