Historia y contexto

La Teoría de cuerdas nace en los 60's como una teoría que buscaba explicar la interacción fuerte en el núcleo atómico. Esta teoría consideraba a todas las partículas como bosones (partículas transmisoras de energía) y solo funcionaba en un espacio-tiempo de 26 dimensiones. A esta teoría original se le conoce como "Teoría de cuerdas bosónicas". El concepto de cuerdas no fue desarrollada otra vez hasta 1974, cuando Jöel Scherk y John Henry Schwarz postularon que la gravedad podía ser bien descrita si la teoría estaba basada en objetos unidimensionales como las cuerdas, en lugar de partículas puntuales. Para su trabajo, se basaron en las teorías de Kaluza-Klein, quien buscaron unificar la gravitación y el electromagnetismo, a través de un espacio-tiempo de 5 dimensiones.
Estos trabajos originales en teoría de cuerdas no tuvieron mayor trascendencia hasta 1984, donde se produjo lo que se conoce como “Primera revolución de supercuerdas”. Esta revolución fue un periodo en el que muchos físicos dieron pasos fundamentales en el desarrollo de la teoría y caracterizaron los primeros modelos que sirvieron de base para las teorías actuales. En este periodo se introdujo la llamada “Supersimetría”, lo que llevo a la teoría a ser conocida como “Teoría de supercuerdas”. Estos primeros 5 modelos desarrollados en este periodo son:

• Teoría de cuerdas de Tipo I: Se caracteriza por tener cuerdas abiertas y cerradas, propagandose en un espacio-tiempo de 10 dimensiones (9 de espacio, 1 temporal). Introduce la supersimetría de tipo N=1 como solución a las anomalidades de las versiones anteriores de la teoría.


• Teoría de cuerdas Tipo IIA: Presenta solo cuerdas cerradas, 10 dimensiones y Supersimetría tipo N=2. Si se incluyen Branas, también presenta cuerdas abiertas. Tiene fermiones sin masa que giran en 2 sentidos.


• Teoría de cuerdas Tipo IIB: Es idéntica a la teoría de tipo IIA, salvo que presenta "quiralidad", es decir, sus fermiones levógiros como dextrógiros presentan helicidad izquierda o helicidad derecha.


• Teoría de cuerdas Heterótica SO(32): Esta teoría es una mezcla entre una teoría de cuerdas bosónica y una teoría de supercuerdas tipo I. En esta teoría las cuerdas con movimiento levógiro se pueden propagar en 26 dimensiones (D=26), como una teoría de cuerdas bosónica, y las con movimiento destrógiro en D=10. Mediante el procedimiento matemático de rotaciones y simetrías SO(32), las 16 dimensiones diferenciales se pueden ajustar para que se propaguen en D=10.


• Teoría de cuerdas Heterótica E8xE8: Esta teoría es idéntica a la Heterótica SO(32), salvo que el procedimiento para ajustar las dimensiones restantes se basa en el procedimiento de traslaciones, rotaciones y simetrías conocido como E8xE8.

Esta primera revolución de las supercuerdas hizo que la teoría fuera vista con más atención por el mundo acádemico e hizo que muchos físicos empezaran a estudiarla y profundizar en ella. Durante principios de los 90's, se hizo evidente que estas distintas teorías presentaban muchas similitudes y dualidades entre ellas, por lo que el foco del desarrollo se centró en esto. Todo este trabajo dio frutos cuando en 1995, en el congreso de teoría de cuerdas "Strings 95'", el físico estadounidense Edward Witten, basándose en las distintas dualidades que presentaban cada una de las teorías, presentó la idea que estas 5 teorías de cuerdas no eran distintas entre sí, sino que eran diferentes versiones equivalentes de una misma teoría, la que denominó "Teoría M". Witten se dio cuenta que las diferentes dualidades y semejanzas entre las teorías no eran casualidad, sino que se producían porque todas describían lo mismos fenómenos, desde un distinto punto de vista. También, la Teoría M podría explicar la gravedad desde un punto de vista cuántico. De todas formas, Witten aclara que su teoría M está incompleta, es solamente el primer indicio de una teoría más grande, la cual requiere el desarrollo de nuevas matemáticas para poder completarse. Esta presentación, considerada histórica, dio origen a la llamada "Segunda revolución de las supercuerdas".