Dr. Mauricio Valenzuela: Recabando respuestas sobre supergravedad y la teoría del todo

La investigación de Mauricio Valenzuela, académico de la Universidad San Sebastián sede Valdivia y del Centro de Estudios Científicos (CECs), se enmarca en la teoría de la supergravedad, la cual protagoniza su libro escrito junto a Michel Rausch de la Universidad de Estrasburgo, “A Supergravity Primer: From Geometrical Principles to the Final Lagrangian”.

El investigador y doctor en Física explica que esta teoría busca dilucidar una de las interrogantes más importantes de la ciencia: ¿Existe una teoría del todo?

“La teoría de supergravedad se refiere a una extensión de la relatividad general de Einstein, cuyo objetivo es la unificación de la gravedad con las otras fuerzas de la naturaleza”, asegura.

De hecho, la supergravedad intenta resolver los aparentes conflictos entre dos teorías fundamentales de la física: la mecánica cuántica -que describe el minúsculo mundo de átomos y partículas- y la relatividad general de Einstein, que describe la fuerza de la gravedad y su impacto a escalas cósmicas.

Valenzuela explica que la física teórica busca entender las interacciones de los objetos que existen en el universo, entre ellos las partículas fundamentales. “Estas interacciones se producen a través de fuerzas que conocemos como la fuerza de gravedad, el electromagnetismo, y de las fuerzas nucleares, que se dividen en la fuerte y la débil. Todas estas fuerzas se pueden estudiar por separado, pero también se pueden estudiar las distintas interacciones entre ellas”.

En ese sentido, agrega que “si miramos el espacio, vamos a estar inmediatamente interesados en cómo funciona la fuerza de gravedad, cómo los planetas orbitan alrededor de las estrellas, o cuál es el movimiento de las galaxias. Entonces ahí veríamos solo fuerza de gravedad”.

Por otro lado, señala que cuando se estudia el electromagnetismo, es fácil visualizar su efecto sobre los electrones, u observar el comportamiento de las partículas de luz, llamadas fotones. Por ejemplo, el efecto fotoeléctrico—que se refiere exactamente a lo que pasa cuando un fotón y un electrón chocan—se emplea día a día para generar electricidad a partir de la luz del sol, en celdas “fotoeléctricas”.

“Así también hay una serie de procesos relacionados con la interacción electromagnética que son utilizados cotidianamente por los seres humanos, desde calentar un sandwich en el microondas, hasta una llamada por teléfono celular. Así, contamos con un increíble dominio de la fuerza electromagnética, incluso de uso comercial”.

Agrega que, por otra parte, las fuerzas nucleares son más difíciles de ver y manipular, ya que funcionan a escalas subatómicas. Aún así es posible observarlas a través de experimentos, y en aplicaciones industriales.

“El mejor ejemplo es el colisionador de hadrones. La estrategia que se ocupa es la de los niños que, cuando quieren entender algo, lo desarman o lo rompen. Usan una fuerza que podemos controlar, el electromagnetismo, para acelerar las partículas hasta grandes velocidades, y romperlas en  partículas más pequeñas. Estos son núcleos de átomos livianos, con unos pocos protones, que son como los electrones, pero mucho más pesados y con carga positiva”.

Armando el puzzle

Valenzuela explica que la gran pregunta es ver cómo interactúan estas tres fuerzas, junto a la gravedad, y ver qué fenómenos nuevos se pueden predecir a partir de esta unión. La unificación de las fuerzas implica la posibilidad de que estas teorías sean parte de un constructo más grande, que cuando se desarma se descompone en las cuatro teorías antes descritas.

El investigador ejemplifica que “es como si tuvieras ruedas, asientos, un motor y un chasis. Lo pones junto y eso parece un auto, pero no va a producir algo muy interesante si esas partes no empiezan a funcionar en conjunto. Es necesario conectar el motor y las ruedas, encontrar los engranajes que unen de manera no trivial estos elementos. Es entonces cuando pasa algo nuevo. Así sería una teoría de unificación”.

“El sueño de los físicos teóricos es encontrar la teoría del todo. Si bien, en general, trabajamos en problemas que no intentan resolver directamente la teoría del todo, ya que es muy complejo, cada uno en esta área trata de entender una pequeña porción del puzzle. Es un rompecabezas gigante, en el cual cada uno abarca un pequeño lugar, pero con la contribución de todos tratamos de encontrar una perspectiva global, que finalmente nos revele de qué se trata el rompecabezas”, concluye Valenzuela.