¿Fin de la incógnita?: Descubren la manera de demostrar la teoría de cuerdas

(Phys.org) -Científicos de la Universidad Towson en Towson, Maryland, han identificado una práctica, sin embargo, pasa por alto, la prueba de la teoría de cuerdas sobre la base de los movimientos de los planetas, lunas y asteroides, que recuerda a la famosa prueba de Galileo de gravedad dejando caer bolas desde el Torre de Pisa.

La teoría de cuerdas es infame como un marco teórico elocuente para comprender todas las fuerzas del universo - la llamada "teoría de todo" - que no se pueden probar con la instrumentación actual debido a que el nivel de energía y la escala de tamaño para ver los efectos de la la teoría de cuerdas son demasiado extremas.

Sin embargo, inspirado por Galileo Galilei e Isaac Newton, los científicos de la Universidad de Towson dicen que las mediciones precisas de las posiciones de los cuerpos del sistema solar podrían revelar discrepancias muy leves en lo que predice la teoría de la relatividad general y el principio de equivalencia, o establecer nuevos límites máximos de medir los efectos de la teoría de cuerdas.

El equipo con sede en Towson presenta su hallazgo hoy, 06 de enero 2014, entre las 10 hy las 11:30 h, en la reunión 223a de la Sociedad Astronómica Americana, en Washington, DC El trabajo también aparece en la revista Classical y la gravedad cuántica.

La teoría de cuerdas espera proporcionar un puente entre dos bien probadas teorías aún incompatibles que describen todos los conocidos de la física: la relatividad general de Einstein, nuestra teoría reinante de la gravedad; y el modelo estándar de la física de partículas, o la teoría cuántica de campos , lo que explica todas las fuerzas distintas de la gravedad.

La teoría de cuerdas postula que toda la materia y energía en el universo está compuesto de cuerdas unidimensionales. Estas cadenas se cree que son unas veces quintillones pequeño que el átomo de hidrógeno ya infinitesimal y por lo tanto demasiado minutos para detectar indirectamente. Del mismo modo, la búsqueda de signos de cadenas en un acelerador de partículas requeriría millones de veces más energía que lo que ha sido necesaria para identificar el famoso bosón de Higgs.

"Los científicos han bromeado sobre cómo la teoría de cuerdas es prometedor ... y siempre será prometedor, por la falta de poder probarlo," dijo el Dr. James Overduin del Departamento de Física, Astronomía y Geofísica en la Universidad de Towson, primer autor en el papel. "Lo que hemos identificado es un método sencillo para detectar grietas en la relatividad general que podrían ser expicadas por la teoría de cuerdas, con casi sin condiciones."

Overduin y su grupo - incluyendo la Universidad Towson estudiantes de investigación de pregrado Jack Mitcham y Zoey Warecki - expandieron en un concepto propuesto por Galileo y Newton para explicar la gravedad.

Fábula dice que Galileo dejó caer dos bolas de diferentes pesos de la Torre de Pisa para demostrar cómo iban a golpear el suelo al mismo tiempo. Años más tarde, Newton dio cuenta de que el mismo experimento se está realizando por la madre naturaleza todo el tiempo en el espacio, donde las lunas y planetas del sistema solar caen continuamente el uno hacia el otro a medida que orbitan alrededor de sus centros de masa común. Newton utilizó observaciones del telescopio a la conclusión de que Júpiter y sus lunas galileanas caen con la misma aceleración hacia el Sol

La misma prueba se podría utilizar para la teoría de cuerdas, dijo Overduin. Las parejas del campo gravitatorio a todas las formas de materia y energía con precisión la misma fuerza, una observación que llevó a Einstein con su teoría de la relatividad general y ahora está consagrado en la física como el principio de equivalencia. La teoría de cuerdas predice violaciónes del principio de equivalencia, ya que implica nuevos campos que se acoplan de manera diferente a los objetos de diferente composición, haciendo que se aceleran de forma diferente, incluso en el mismo campo gravitatorio.

A partir del trabajo realizado por Kenneth Nordtvedt y otros a partir de la década de 1970, Overduin y sus colaboradores consideran tres posibles firmas de equivalencia principio violación en el sistema solar: salidas desde la tercera ley del movimiento planetario de Kepler; la deriva de los puntos de Lagrange estables; y la polarización orbital (también conocido como el efecto Nordtvedt), lo que la distancia entre dos cuerpos como la Tierra y la Luna oscila debido a las diferencias en la aceleración hacia un tercer cuerpo como el Sol

Hasta la fecha, no hay evidencia para cualquiera de estos efectos. De hecho, las efemérides astronómica estándar supone la validez de la tercera ley de Kepler en la obtención de cantidades tan fundamentales como la longitud de la Unidad Astronómica. Pero todas las observaciones de la ciencia implican algún grado de incertidumbre experimental. El enfoque del equipo de Overduin es utilizar estas incertidumbres experimentales sí mismos para obtener los límites superiores sobre posibles violaciónes del principio de equivalencia de los planetas, lunas y asteroides troyanos en el sistema solar.

"Los satélites de Saturno Tethys y Dione hacer un caso de prueba particularmente fascinante", dijo Warecki, que está presentando este trabajo en la Sesión 109 en la reunión de la AAS hoy. "Tetis está hecho casi completamente de hielo, mientras que Dione posee un núcleo rocoso significativamente. Y ambos tienen compañeros de Troya".

"Los límites obtenidos de esta manera no son tan sensibles como los de dedicado balanza de torsión o pruebas láser alcance", dijo Mitcham. "Pero ellos son particularmente valiosos como pruebas potenciales de la teoría de cuerdas , sin embargo, debido a que cubren una gama mucho más amplia de materiales de prueba de cuerpo. "

Por otra parte, en una era de creciente ciencia de gran presupuesto, vienen con gasto de relativamente poco costo, dijo Overduin.

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