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Sobre cuerdas y gravitones

El estudio de las amplitudes de dispersión ha revolucionado nuestro conocimiento de las teorías de gauge y sobre la gravedad. La dualidad cinemática-color, que fue el tema central de un proyecto financiado por la Unión Europea, es un ejemplo de sus avances tan fascinantes.
Sobre cuerdas y gravitones
En física de altas energías, el vínculo entre los experimentos y la teoría se encuentra en la sección transversal de dispersión. Esta representa la probabilidad de que las partículas que se encuentran en un estado inicial se dispersen hasta cierto estado final. La probabilidad en sí está determinada por el cuadrado de la amplitud de dispersión.

El estudio de las propiedades matemáticas de las amplitudes de dispersión permite extraer información sobre la estructura de la teoría subyacente, como las simetrías presentes. El proyecto GEOSCATAMP (The geometry of scattering amplitudes) se centró en las teorías de gauge y gravitatorias.

Las amplitudes de dispersión según gauge y gravedad están estrechamente relacionadas. Con un acoplamiento débil, las amplitudes de gravedad se aproximan a la ley cuadrática de las amplitudes de la teoría de gauge. Esta interesante conexión se ha empezado a comprender recientemente. Es el resultado de una dualidad sobre la que se conjetura entre el color y la dependencia cinemática de las amplitudes según la teoría de gauge.

El equipo de GEOSCATAMP investigó las estructuras matemáticas subyacentes en esta relación sorprendente entre las amplitudes de dispersión de las teorías de campos y encontró que el álgebra cinemática utilizada para describirlas se puede ampliar a cualquier parte de las teorías basadas en la apariencia de las llamadas ecuaciones de dispersión.

El nuevo marco matemático también puso de manifiesto una estrecha relación entre las predicciones bien conocidas de la teoría gravitatoria, como el agujero negro de Schwarzschild, y las soluciones de la teoría de gauge, como el potencial de tipo Coulomb. Por otra parte, las ecuaciones de dispersión para las amplitudes de las teorías de campo cuántico sugerían una relación con la teoría de cuerdas.

Antes de finalizar el proyecto, los investigadores construyeron modelos de hoja de universo para distintas teorías de campos cuánticos basados en fórmulas de amplitudes que satisfacen las ecuaciones de dispersión. En los modelos de hoja de universo, las interacciones no son puntuales, como en las teorías de campos cuánticos ordinarias, sino que están codificadas en una superficie 2D llamada hoja de universo.

El estudio de los procesos de dispersión siempre había proporcionado información valiosa para todas las ramas de la física, desde por qué el cielo es azul, sobre la base de las propiedades de dispersión de la luz por parte de los cristales, hasta la estructura de los átomos y más allá. El trabajo de GEOSCATAMP ampliará la descripción teórica de las partículas de alta energía a la gravedad.

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Palabras clave

Amplitudes de dispersión, gauge, gravedad, dualidad cinemática-color, GEOSCATAMP, teorías de campos cuánticos
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