Desde hace décadas, los físicos teóricos buscan una teoría unificada que explique todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza. La teoría de cuerdas ha sido, para muchos, la mejor candidata: propone que las partículas no son puntos, sino pequeñas cuerdas que vibran de distintas maneras. Pero por prometedora que sea, esta teoría se ha enfrentado a un serio problema. Al intentar aplicarla al universo real, con sus galaxias, su expansión acelerada y su misteriosa energía oscura, las cuentas no salen.
En ese contexto, el físico Eduardo Guendelman, de la Universidad Ben-Gurión del Néguev, ha presentado un enfoque tan audaz como inesperado: una nueva versión de la teoría de cuerdas en la que la “tensión” de las cuerdas no es fija, sino que se genera dinámicamente. Esta modificación podría cambiar las reglas del juego. Su propuesta, publicada en The European Physical Journal C en 2025, abre una puerta para salir del “pantano” teórico donde tantas versiones anteriores de la teoría de cuerdas han quedado atrapadas.
¿Qué es el pantano de la teoría de cuerdas?
No todas las soluciones matemáticas que permite la teoría de cuerdas son válidas para describir nuestro universo. Desde los años 2000, los físicos saben que las ecuaciones de esta teoría no ofrecen una única posibilidad, sino alrededor de 10500 universos posibles, cada uno con sus propias partículas y leyes físicas. A este conjunto se le llama el paisajede la teoría de cuerdas.
Sin embargo, se descubrió que muchas de estas soluciones —aunque parecen válidas desde el punto de vista matemático— no son compatibles con una teoría cuántica de la gravedad. A estas soluciones problemáticas se les dio el nombre de pantano (swampland, en inglés). Para separar el paisaje del pantano, los teóricos propusieron ciertas reglas llamadas “restricciones del pantano”, que todo modelo físico debe cumplir para ser considerado viable.
El problema es que cuando se imponen estas restricciones a los modelos clásicos de cuerdas, resulta muy difícil explicar la inflación cósmica o la energía oscura. En palabras del propio Guendelman, “las restricciones del pantano están haciendo que la cosmología sea imposible o casi imposible para el cosmólogo práctico”.
Una tensión que cambia
Una de las claves del nuevo enfoque propuesto por Guendelman está en cómo se define la tensión de las cuerdas. En la teoría clásica, la tensión es un parámetro que se introduce de forma arbitraria. Es como fijar de antemano la fuerza con la que vibran las cuerdas sin que esa decisión tenga una justificación interna. Guendelman propone que esa tensión no se fije desde fuera, sino que emerja como resultado de la propia dinámica de la cuerda.
En su modelo, cada cuerda genera su propia tensión, que puede ser distinta a la de otras cuerdas. Esta tensión no solo puede variar de una cuerda a otra, sino también dentro de una misma cuerda a lo largo de su evolución en el espacio-tiempo. Este cambio está mediado por un nuevo campo escalar al que Guendelman llama “campo de tensión”.
De este modo, la tensión deja de ser una constante universal y pasa a depender de las condiciones locales y de las interacciones con otros campos. Esto tiene un efecto profundo: el valor de la tensión está vinculado al llamado “escala de Planck”, que define la energía máxima en la que se espera que aparezcan efectos de gravedad cuántica. Si la tensión varía, la escala de Planck también lo hace.
Un Planck dinámico y un universo posible
¿Y por qué es tan importante que la escala de Planck cambie? Porque muchas de las restricciones del pantano dependen de esta escala. Guendelman lo explica con claridad: “en el régimen donde la tensión dinámica, y por tanto también la escala de Planck, se hace muy grande, las restricciones se vuelven irrelevantes o muy débiles” .
Esto significa que en regiones del universo donde la tensión sea muy alta, las barreras que antes impedían que la teoría de cuerdas se ajustara a la cosmología real podrían simplemente desaparecer. Así, este modelo abre la posibilidad de que la teoría de cuerdas pueda describir tanto la inflación en el universo primitivo como la aceleración cósmica actual.
Además, el modelo permite que existan distintos tipos de cuerdas con tensiones diferentes, lo que lleva a escenarios cosmológicos aún más ricos. Por ejemplo, se proponen situaciones en las que cuerdas con tensión negativa dominan en el universo temprano, pero desaparecen en fases posteriores, dando paso a cuerdas con tensión positiva y estable. Esto, según el autor, dibuja un universo que rebota, sin singularidad inicial, y que evoluciona hacia un estado estable sin necesidad de ajustar parámetros a mano.
Una solución fuera del molde
La aportación de Guendelman no solo desafía convenciones técnicas, también propone un giro conceptual: la tensión infinita representa, en este modelo, una restauración de la simetría de escala en el espacio objetivo, algo que en la teoría habitual se considera roto. En física teórica, las simetrías suelen romperse en fases concretas del universo, y su restauración tiene implicaciones profundas para la física de partículas y la cosmología.
El modelo sugiere además que la constante de Newton y la temperatura máxima del universo (conocida como temperatura de Hagedorn) también podrían dejar de ser límites absolutos si se acepta que la tensión puede crecer indefinidamente. Esto cambiaría la forma en que entendemos los primeros instantes del cosmos.
Por último, el autor señala que esta teoría podría evitar los problemas de las llamadas “conjeturas del pantano”, que han sido un escollo importante para quienes intentan conectar la teoría de cuerdas con la realidad observada. La clave está en que si la escala de Planck puede hacerse arbitrariamente grande en ciertas regiones, entonces esas conjeturas, basadas en límites fijos, ya no se aplican.
¿Y ahora qué?
La teoría de cuerdas con tensión dinámica está lejos de ser la norma en física teórica. Pero su capacidad para reducir o anular las restricciones que impiden que los modelos anteriores expliquen nuestro universo la convierte en una propuesta prometedora. Aunque aún quedan muchas preguntas por resolver —por ejemplo, cómo cuantizar estas cuerdas o cómo encajan las branas y otros objetos extendidos en este marco—, el trabajo de Guendelman representa un paso valiente en una dirección nueva.
Más allá del valor técnico, esta investigación invita a replantear ideas que durante décadas se han considerado pilares intocables de la física. A veces, la solución no está en afinar más la misma melodía, sino en cambiar de instrumento. Y eso, en ciencia, es siempre una posibilidad fascinante.
Referencias
- E. I. Guendelman, Dynamical string tension theories with target space scale invariance SSB and restoration, The European Physical Journal C (2025). DOI: 10.1140/epjc/s10052-025-13966-9.
Cortesía de Muy Interesante
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