Los científicos lograron unificar EM con la fuerza débil y luego con la fuerza fuerte para lograr el modelo estándar. Luego estudiaron la supersimetría y las GUT que mostraron una unificación de acoplamiento de calibre mejorada a altas energías. El sueño final era unificar todas las fuerzas conocidas a muy alta energía, incluida la gravedad. En esa imagen hay una sola interacción principal que buscamos, de la cual han surgido todas las demás interacciones a energías más bajas.
Por otro lado, en los últimos 10 a 20 años se han producido avances teóricos con dualidades, como las dualidades calibre/calibre y calibre/gravedad. En esa imagen, por ejemplo, un QFT sin gravedad en algún espacio es equivalente a la teoría gravitacional en un espacio dimensional superior.
Entonces me parece que el antiguo significado de unificación (es decir, unificar la gravedad con las otras 3 fuerzas en una sola fuerza) ha cambiado para decir que la gravedad y la física de partículas son lo mismo, a través de la dualidad.
Entonces, ¿están los investigadores en teoría de cuerdas/física de partículas pensando en la unificación en la investigación moderna en términos de dualidades y han abandonado el antiguo significado de unificación?
La "unificación" fue algo que se enfatizó cuando los GUT eran la vanguardia de la física de alta energía. Entonces, la idea era hacer que las interacciones vinieran de un buen grupo simétrico. El objetivo de la física no es una unificación en este sentido, hacer que todo sea una sola cosa de esta manera. Más bien, el punto de la física es la unificación en el sentido de una descripción matemática consistente que describe todo, sin importar cuántas partes tenga. Unificar la gravedad con otras interacciones significa que se describen juntas de manera consistente, no que se deban fundamentalmente a un tipo de partícula en una teoría de baja energía, o que provengan del mismo grupo de calibre (esta es la interpretación equivocada de la unificación en algún trabajo reciente, como la excepcionalmente simple teoría del todo).
Las unificaciones GUT, que unifican las fuerzas no gravitatorias en un gran grupo, son pistas importantes para reproducir la física conocida, porque te dicen qué tipo de estructuras simétricas puedes esperar romper para obtener la física observada. Esto está convirtiendo la teoría de baja energía en una pista útil sobre cómo producirla a partir de una descripción de alta energía con mucha simetría.
Con el advenimiento de la teoría de cuerdas, tenemos una descripción de alta energía. La descripción en la teoría de cuerdas siempre está unificada en el segundo sentido, siempre proviene de una teoría consistente a alta energía. La unificación GUT te dice qué tipo de cuerda vacía deberías explorar para obtener la física observada. Ocurre hasta ahora que los modelos de cuerda habituales que reproducen algo cercano al modelo estándar lo hacen rompiendo ligeramente un GUT, de manera que la teoría de bajas energías se unifica en energías intermedias. Esto es cierto incluso si haces el modelo estándar en branas, porque tienes simetría adicional cuando las branas están una encima de la otra.
Las dualidades en la teoría de cuerdas no son exactamente unificaciones, aunque supongo que puedes pensar en ellas como unificadores de descripciones de calibre con descripciones de gravedad en algún sentido. son formulaciones precisas de la teoría de cuerdas en diferentes dominios, utilizando los grados fundamentales de libertad de diferentes objetos en la teoría. La idea no es que obtengas todo de un solo grupo o algo así, sino que es describir la dinámica de la teoría de cuerdas precisamente usando modelos no gravitacionales conocidos. La formulación original de la teoría de cuerdas también era una especie de dualidad, una dualidad entre la física del espacio-tiempo de 10 dimensiones y la física de la hoja del mundo de 2 dimensiones.
La descripción en la teoría de cuerdas es holísticamente consistente: proviene de una estructura que no se puede modificar sin estropearlo todo. Esto hace que las teorías de cuerdas estén completamente unificadas desde el principio, ya que cada parte es necesaria para la consistencia del resto. Las cuerdas también tienen la propiedad de "democracia nuclear" (que en realidad es democracia gravitatoria), lo que significa que puedes considerar todo como hecho de cuerdas, o también considerarlo como hecho de ciertas D-branas, y obtienes la misma descripción. no importa qué cosa elijas llamar fundamental, aunque con diferentes límites que se vuelven fáciles de calcular.
Pero la teoría de cuerdas no dice que todo esté hecho de una cosa específica, sino que cualquiera de las cosas puede usarse para reconstruir el resto de las cosas. Puedes ver más aquí: ¿ Por qué tenemos tantas dualidades en la teoría de cuerdas? .
'Unificar' dos teorías es encontrar una forma coherente de combinar las descripciones de la naturaleza que proporcionan las dos teorías. Esto no significa necesariamente escribir dos interacciones diferentes como aspectos de una sola interacción subyacente (las interacciones fuerte y electrodébil no están unificadas en este sentido fuerte en el modelo estándar), solo que las dos descripciones de las dos interacciones deben encajar.
No conozco a nadie que use el término 'unificación' en el segundo sentido que propones. Por lo general, se dice que las dos descripciones son complementarias.
DJBunk
Ron Maimón