Perspectivas de gravedad cuántica
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- Raúl Ojeda Sevilla
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Transcripción
1 Perspectivas de gravedad cuántica Gil Jannes Universidad Europea de Madrid Semana de la Ciencia, 7 de noviembre del 2016
2 Introducción Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
3 Qué es la gravedad cuántica? Respuesta breve: Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
4 Qué es la gravedad cuántica? Respuesta breve: NO SABEMOS Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
5 Qué es la gravedad cuántica? El campo de la física teórica que procura unificar la teoría cuántica de campos, que describe tres de las fuerzas fundamentales de la naturaleza, con la relatividad general, la teoría de la cuarta fuerza fundamental: la gravedad. (WIKIPEDIA) Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
6 Qué es la gravedad cuántica? El campo de la física teórica que procura unificar la teoría cuántica de campos, que describe tres de las fuerzas fundamentales de la naturaleza, con la relatividad general, la teoría de la cuarta fuerza fundamental: la gravedad. (WIKIPEDIA) Una descripción de la interacción gravitatoria de la matería y energía en la cual estas vienen descritas por la teoría cuántica. En general, pero no siempre, esto implica una cuantización de la gravedad. (STANFORD ENCYCLOPEDIA OF PHILOSOPHY) Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
7 Qué es la gravedad cuántica? El campo de la física teórica que procura unificar la teoría cuántica de campos, que describe tres de las fuerzas fundamentales de la naturaleza, con la relatividad general, la teoría de la cuarta fuerza fundamental: la gravedad. (WIKIPEDIA) Una descripción de la interacción gravitatoria de la matería y energía en la cual estas vienen descritas por la teoría cuántica. En general, pero no siempre, esto implica una cuantización de la gravedad. (STANFORD ENCYCLOPEDIA OF PHILOSOPHY) Gravedad cuántica NO es una teoría Es un campo de investigación (principalmente teórica) Existen varios enfoques Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
8 Ingredientes Relatividad General Teoría Cuántica de Campos Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
9 Ingredientes Relatividad especial Relatividad General Física cuántica Teoría Cuántica de Campos Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
10 Ingredientes Relatividad especial Relatividad General Física cuántica Teoría Cuántica de Campos? = Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
11 Repaso histórico Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
12 Relatividad especial [Repaso histórico] Postulados 1 Las leyes de la física son las mismas para todos los observadores inerciales. 2 La velocidad de la luz en el vacío [c] es una constante independiente del estado de movimiento de la fuente Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
13 Relatividad especial [Repaso histórico] Postulados 1 Las leyes de la física son las mismas para todos los observadores inerciales. 2 La velocidad de la luz en el vacío [c] es una constante independiente del estado de movimiento de la fuente Consecuencias: Relatividad de la simultaneidad Paradoja de los gemelos Dilación temporal Contracción de Lorentz-FitzGerald... Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Relatividad especial [Repaso histórico] Postulados 1 Las leyes de la física son las mismas para todos los observadores inerciales.](/docs-images/58/41446652/images/14-0.png "2 La velocidad de la luz en el vacío [c] es una constante independiente del estado de movimiento de la fuente Consecuencias: Relatividad de la simultaneidad Paradoja de los gemelos Dilación temporal")
14 Relatividad especial [Repaso histórico] Postulados 1 Las leyes de la física son las mismas para todos los observadores inerciales. 2 La velocidad de la luz en el vacío [c] es una constante independiente del estado de movimiento de la fuente Consecuencias: Relatividad de la simultaneidad Paradoja de los gemelos Dilación temporal Contracción de Lorentz-FitzGerald... Equivalencia masa energía: E = mc 2 Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
15 Relatividad especial (ii) [Repaso histórico] Dilación temporal Relatividad del tiempo Contracción de Lorentz-FitzGerald Relatividad del espacio Espacio y tiempo: relativos Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
16 Relatividad especial (ii) [Repaso histórico] Dilación temporal Relatividad del tiempo Contracción de Lorentz-FitzGerald Relatividad del espacio Espacio y tiempo: relativos Espacio-tiempo: absoluto Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
17 Relatividad general [Repaso histórico] Relatividad especial: espaciotiempo plano Relatividad general: espaciotiempo curvo El espaciotiempo determina el movimiento de la materia. La materia determina la curvatura del espaciotiempo. Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Relatividad general [Repaso histórico] Relatividad especial: espaciotiempo plano Relatividad general: espaciotiempo curvo El espaciotiempo determina el](/docs-images/58/41446652/images/18-0.png "movimiento de la materia. La materia determina la curvatura del espaciotiempo.")
18 Relatividad general [Repaso histórico] Relatividad especial: espaciotiempo plano Relatividad general: espaciotiempo curvo El espaciotiempo determina el movimiento de la materia. La materia determina la curvatura del espaciotiempo. Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
19 Relatividad general (ii) [Repaso histórico] Ecuaciones de Einstein: G = T Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
20 Relatividad general (ii) [Repaso histórico] Ecuaciones de Einstein: G µν = T µν Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
21 Relatividad general (ii) [Repaso histórico] Ecuaciones de Einstein: G µν = T µν T µν : tensor de energía-impulso energía (masa) G µν : tensor de Einstein = f(g µν ) geometría tensor: 4 4 índices (0: tiempo, 1 3: espacio) métrica g µν define cómo medir distancias espaciotemporales Espaciotiempo plano: g µν [ c 2, 1, 1, 1] Cerca de un agujero negro: dilación temporal, contracción espacial; g µν complicado Relatividad General = teoría geométrica dinámica de la gravedad Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
22 Física cuántica [Repaso histórico] E = ω ( =constante de Planck, ω=frecuencia) Energía (materia) viene en paquetes discretos (cuantos) Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
23 Física cuántica [Repaso histórico] E = ω ( =constante de Planck, ω=frecuencia) Energía (materia) viene en paquetes discretos (cuantos) Consecuencias: relaciones de incertidumbre de Heisenberg dualidad onda-partícula superposición de estados cuánticos... teoría clásica (continua x, p) teoría cuántica (discreta ˆx,ˆp) No-comutatividad de ˆx, ˆp Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Física cuántica [Repaso histórico] E = ω ( =constante de Planck, ω=frecuencia) Energía (materia) viene en paquetes discretos (cuantos) Consecuencias: relaciones de incertidumbre de Heisenberg](/docs-images/58/41446652/images/24-0.png "dualidad onda-partícula superposición de estados cuánticos.")
24 Física cuántica [Repaso histórico] E = ω ( =constante de Planck, ω=frecuencia) Energía (materia) viene en paquetes discretos (cuantos) Consecuencias: relaciones de incertidumbre de Heisenberg dualidad onda-partícula superposición de estados cuánticos... teoría clásica (continua x, p) teoría cuántica (discreta ˆx,ˆp) No-comutatividad de ˆx, ˆp Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
25 Teoría cuántica de campos [Repaso histórico] Materia consiste de partículas Modelo Estándar de Física de Partículas: Teoría Cuántica (Relativista) de Campos Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
26 Teoría cuántica de campos [Repaso histórico] Materia consiste de partículas Modelo Estándar de Física de Partículas: Teoría Cuántica (Relativista) de Campos Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
27 Teoría cuántica de campos [Repaso histórico] Materia consiste de partículas Modelo Estándar de Física de Partículas: Teoría Cuántica (Relativista) de Campos Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Teoría cuántica de campos [Repaso histórico] Materia consiste de partículas Modelo Estándar de Física de Partículas:](/docs-images/58/41446652/images/28-0.png "Teoría Cuántica (Relativista) de Campos Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre 2016")
28 Teoría cuántica de campos [Repaso histórico] Materia consiste de partículas Modelo Estándar de Física de Partículas: Teoría Cuántica (Relativista) de Campos Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
29 Teoría cuántica de campos [Repaso histórico] Materia consiste de partículas Modelo Estándar de Física de Partículas: Teoría Cuántica (Relativista) de Campos Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
30 Teoría cuántica de campos [Repaso histórico] Materia consiste de partículas Modelo Estándar de Física de Partículas: Teoría Cuántica (Relativista) de Campos Está en todas partes. En cada punto Valor (intensidad) Dirección tiene: Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Teoría cuántica de campos [Repaso histórico] Materia consiste de partículas Modelo Estándar de Física de Partículas: Teoría Cuántica (Relativista) de Campos Está en](/docs-images/58/41446652/images/31-0.png "todas partes.")
31 Teoría cuántica de campos [Repaso histórico] Materia consiste de partículas Modelo Estándar de Física de Partículas: Teoría Cuántica (Relativista) de Campos Está en todas partes. En cada punto del espacio-tiempo tiene: Valor (intensidad) Dirección Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
32 Intro Hist Objet Prob Enfoq Outro Teoría cuántica de campos (ii) [Repaso histórico] Materia consiste de partículas Modelo Estándar de Física de Partículas: Teoría Cuántica (Relativista) de Campos Partículas son estados excitados ( cuantos ) de campos p.ej. fotón = excitación del campo electromagnético relativista en sentido de la relatividad especial (CURVATURA) Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
33 Intro Hist Objet Prob Enfoq Outro Teoría cuántica de campos (ii) [Repaso histórico] Materia consiste de partículas Modelo Estándar de Física de Partículas: Teoría Cuántica (Relativista) de Campos Partículas son estados excitados ( cuantos ) de campos p.ej. fotón = excitación del campo electromagnético relativista en sentido de la relatividad especial (CURVATURA) Brookhaven Gil Jannes (UEM) Cern Desy Perspectivas de gravedad cuántica Fermilab Kek Madrid, 7 de noviembre 2016 Slac 13/43
![Intro Hist Objet Prob Enfoq Outro Teoría cuántica de campos (ii) [Repaso histórico] Materia consiste de partículas Modelo Estándar de Física de Partículas: Teoría Cuántica (Relativista) de Campos](/docs-images/58/41446652/images/34-0.png "Partículas son estados excitados ( cuantos ) de campos p.ej.")
34 Intro Hist Objet Prob Enfoq Outro Teoría cuántica de campos (ii) [Repaso histórico] Materia consiste de partículas Modelo Estándar de Física de Partículas: Teoría Cuántica (Relativista) de Campos Partículas son estados excitados ( cuantos ) de campos p.ej. fotón = excitación del campo electromagnético relativista en sentido de la relatividad especial (CURVATURA) Brookhaven Gil Jannes (UEM) Cern Desy Perspectivas de gravedad cuántica Fermilab Kek Madrid, 7 de noviembre 2016 Slac 13/43
35 Teoría cuántica de campos (ii) [Repaso histórico] Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Teoría cuántica de campos (ii) [Repaso histórico] Bosón de Higgs (LHC) Gravitón?](/docs-images/58/41446652/images/36-0.png "?? Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre 2016")
36 Teoría cuántica de campos (ii) [Repaso histórico] Bosón de Higgs (LHC) Gravitón??? Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
37 Teoría cuántica de campos (ii) [Repaso histórico] Bosón de Brout Englert Higgs Gravitón??? (LHC) Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Teoría cuántica de campos (iii) [Repaso histórico] Gil Jannes (UEM)](/docs-images/58/41446652/images/38-0.png "Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre 2016 15/43")
38 Teoría cuántica de campos (iii) [Repaso histórico] Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
39 Relatividad especial: 1905 Relatividad general: 1915 Física cuántica: / Teoría cuántica de campos 1940s (QED), 1960s (QCD), 1975 (SM) 2016: Gravedad cuántica??? Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
40 Relatividad especial: 1905 Relatividad general: 1915 Física cuántica: / Teoría cuántica de campos 1940s (QED), 1960s (QCD), 1975 (SM) 2016: Gravedad cuántica??? Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
41 Objetivo Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
42 Motivaciones [Objetivo] Relatividad general: energías altas Física cuántica: distancias pequeñas 1 Gravedad cuántica: energías altas en distancias pequeñas Escala de gravedad cuántica ( de Planck ): ev / m LHC: 10 TeV ev protón, electrón: m quark: < m Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Motivaciones [Objetivo] Relatividad general: energías altas Física cuántica: distancias pequeñas 1 Gravedad cuántica: energías altas en distancias pequeñas Escala de gravedad cuántica ( de Planck ):](/docs-images/58/41446652/images/43-0.png "10 29 ev / 10 35 m LHC: 10 TeV 10 13 ev protón, electrón: 10 15 m quark: < 10 18 m Agujeros negros Resolución de singularidades Origen del universo Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica")
43 Motivaciones [Objetivo] Relatividad general: energías altas Física cuántica: distancias pequeñas 1 Gravedad cuántica: energías altas en distancias pequeñas Escala de gravedad cuántica ( de Planck ): ev / m LHC: 10 TeV ev protón, electrón: m quark: < m Agujeros negros Resolución de singularidades Origen del universo Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
44 Motivaciones (ii) [Objetivo] 2 Inconsistencia lógica: geometría clásica vs materia cuántica G µν = ˆT µν Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
45 Motivaciones (ii) [Objetivo] 2 Inconsistencia lógica: geometría clásica vs materia cuántica G µν = ˆT µν = 3 Energía oscura Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Motivaciones (ii) [Objetivo] 2 Inconsistencia lógica: geometría clásica vs materia cuántica G µν = ˆT](/docs-images/58/41446652/images/46-0.png "µν = 3 Energía oscura Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre 2016")
46 Motivaciones (ii) [Objetivo] 2 Inconsistencia lógica: geometría clásica vs materia cuántica G µν = ˆT µν = 3 Energía oscura Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
47 Motivaciones (iii) [Objetivo] 4 Motivación histórica: unificación como motor de progreso P.ej. Electricidad + magnetismo Electromagnetismo 5 Motivación estética Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Motivaciones (iii) [Objetivo] 4 Motivación histórica: unificación como motor de progreso P.ej.](/docs-images/58/41446652/images/48-0.png "Electricidad + magnetismo Electromagnetismo 5 Motivación estética Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica")
48 Motivaciones (iii) [Objetivo] 4 Motivación histórica: unificación como motor de progreso P.ej. Electricidad + magnetismo Electromagnetismo 5 Motivación estética Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
49 Motivaciones (iv) [Objetivo] 5 Motivación observacional/experimental? Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
50 Motivaciones (iv) [Objetivo] 5 Motivación observacional/experimental? NO No existe, a día de hoy, ningún experimento ni observación que requiera una teoría de gravedad cuántica para su explicación. Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Motivaciones (iv) [Objetivo] 5 Motivación observacional/experimental?](/docs-images/58/41446652/images/51-0.png "NO No existe, a día de hoy, ningún experimento ni observación que requiera una teoría de gravedad cuántica para su explicación.")
51 Motivaciones (iv) [Objetivo] 5 Motivación observacional/experimental? NO No existe, a día de hoy, ningún experimento ni observación que requiera una teoría de gravedad cuántica para su explicación. Recordad: Escala de Planck: ev / m vs LHC: ev / m Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
52 Problemas Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
53 Problemas técnicos [Problemas] Teoría cuántica de campos lineal f(x + y) = f(x)+f(y) f(αx) = αf(x) renormalización grupos finitos Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
54 Problemas técnicos [Problemas] Teoría cuántica de campos lineal f(x + y) = f(x)+f(y) f(αx) = αf(x) renormalización grupos finitos Relatividad general no es lineal no es renormalizable se caracteriza por un grupo infinito ( difeomorfismos ) Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
55 Problema experimental/observacional [Problemas] Experimentos Escala de gravedad cuántica ( de Planck ): ev m LHC: ev m Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
56 Problema experimental/observacional [Problemas] Experimentos Escala de gravedad cuántica ( de Planck ): ev m LHC: ev m Acelerador de partículas del tamaño del sistema solar?? Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
57 Problema experimental/observacional [Problemas] Experimentos Escala de gravedad cuántica ( de Planck ): ev m LHC: ev m Acelerador de partículas del tamaño del sistema solar?? Observaciones cosmológicas : ev indirectas, no manipulables Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Problema experimental/observacional [Problemas] Experimentos Escala de gravedad cuántica ( de Planck ): 10 29 ev 10 35 m LHC: 10 13 ev 10 18 m Acelerador de partículas del tamaño](/docs-images/58/41446652/images/58-0.png "del sistema solar?? Observaciones cosmológicas : 10 20 ev indirectas, no manipulables extrapolar?")
58 Problema experimental/observacional [Problemas] Experimentos Escala de gravedad cuántica ( de Planck ): ev m LHC: ev m Acelerador de partículas del tamaño del sistema solar?? Observaciones cosmológicas : ev indirectas, no manipulables extrapolar?? Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
59 Problema conceptual [Problemas] Teoría cuántica de campos supone espaciotiempo de fondo FIJO Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
60 Problema conceptual [Problemas] Teoría cuántica de campos supone espaciotiempo de fondo FIJO Modelo estándar de partículas: espaciotiempo plano Teoría cuántica de campos en espaciotiempos curvos radiación de Hawking Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Problema conceptual [Problemas] Teoría cuántica de campos supone espaciotiempo de fondo FIJO Modelo estándar de partículas: espaciotiempo plano Teoría cuántica de campos en](/docs-images/58/41446652/images/61-0.png "espaciotiempos curvos radiación de Hawking Relatividad general = teoría DINÁMICA del espaciotiempo G = T Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre")
61 Problema conceptual [Problemas] Teoría cuántica de campos supone espaciotiempo de fondo FIJO Modelo estándar de partículas: espaciotiempo plano Teoría cuántica de campos en espaciotiempos curvos radiación de Hawking Relatividad general = teoría DINÁMICA del espaciotiempo G = T Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
62 Enfoques Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
63 Teoría de Cuerdas Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Teoría de Cuerdas (String Theory) [Enfoques] Partículas puntuales (objetos 1-dimensionales abiertas/cerradas) = Cuerdas Partículas puntuales: F 1/r](/docs-images/58/41446652/images/64-0.png "n si r 0; cuerda no Partículas = modos de vibración de cuerdas Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre 2016 28/43")
64 Teoría de Cuerdas (String Theory) [Enfoques] Partículas puntuales (objetos 1-dimensionales abiertas/cerradas) = Cuerdas Partículas puntuales: F 1/r n si r 0; cuerda no Partículas = modos de vibración de cuerdas Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
65 Teoría de Cuerdas (ii) [Enfoques] Logros Contiene modelo estándar de partículas Predice de forma natural gravitón Evita problemas de infinitos en Teoría Cuántica de Campos Abierto campos de investigación matemática Simetría/dualidades entre teorías 1995 relaciones entre 5 versiones: I, II-A, II-B, HO, HE = Teoría-M? Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
66 Teoría de Cuerdas (iii) [Enfoques] Problemas Supersimetría (fotón-fotino, fermión-sfermión, quark-squark...) Dimensiones extras (11?) 5 versiones Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Teoría de Cuerdas (iii) [Enfoques] Problemas Supersimetría (fotón-fotino, fermión-sfermión, quark-squark...) Dimensiones extras (11?](/docs-images/58/41446652/images/67-0.png ") 10 500 versiones ( landscape ) predictibilidad? Multiverso? Nuestro universo?")
67 Teoría de Cuerdas (iii) [Enfoques] Problemas Supersimetría (fotón-fotino, fermión-sfermión, quark-squark...) Dimensiones extras (11?) versiones ( landscape ) predictibilidad? Multiverso? Nuestro universo? Muchos resultados no parecen aplicables a nuestro universo Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
68 Teoría de Cuerdas (iv) [Enfoques] Logros importantes últimos 10 años: Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
69 Teoría de Cuerdas (iv) [Enfoques] Logros importantes últimos 10 años: Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
70 Teoría de Cuerdas (v) [Enfoques] Estado actual? Crisis pero las ha habido antes Pro: muy improbable que una teoría tan elegante y tan consistente esté mal Con: ni una sola predicción que se podría verificar/refutar (ni siquiera en principio) Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
71 Teoría de Cuerdas (v) [Enfoques] Estado actual? Crisis pero las ha habido antes Pro: muy improbable que una teoría tan elegante y tan consistente esté mal Con: ni una sola predicción que se podría verificar/refutar (ni siquiera en principio) Perspectiva Construir una teoría en base a argumentos de elegancia y consistencia matemática? (Dirac: positrón antimateria) Contacto con realidad? (Cosmología de cuerdas) Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
72 Gravedad Cuántica de Lazos Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
73 Gravedad cuántica de Lazos (Loop Quantum Gravity) [Enfoques] Cuantización de la relatividad general Geometrodinámica: cuantizar métrica g µν = ĝ µν LQG: reformular ecuaciones de Einstein: G = T y luego cuantizarlas Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
74 Gravedad cuántica de Lazos (Loop Quantum Gravity) [Enfoques] Cuantización de la relatividad general Geometrodinámica: cuantizar métrica g µν = ĝ µν LQG: reformular ecuaciones de Einstein: G = U y luego cuantizarlas Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Gravedad cuántica de Lazos (Loop Quantum Gravity) [Enfoques] Cuantización de la relatividad general Geometrodinámica: cuantizar métrica g µν = ĝ µν LQG: reformular](/docs-images/58/41446652/images/75-0.png "ecuaciones de Einstein: G = T (variables de Ashtekar-Barbero) y luego cuantizarlas Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre 2016")
75 Gravedad cuántica de Lazos (Loop Quantum Gravity) [Enfoques] Cuantización de la relatividad general Geometrodinámica: cuantizar métrica g µν = ĝ µν LQG: reformular ecuaciones de Einstein: G = T (variables de Ashtekar-Barbero) y luego cuantizarlas Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Gravedad cuántica de Lazos (ii) [Enfoques] Logros Geometría cuantizada (operadores de área y volumen) Cuantización exacta (no-perturbativa) No hay espaciotiempo](/docs-images/58/41446652/images/76-0.png "pre-definido ( invariante bajo difeomorfismos ) Resolución de singularidades cosmológicas Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre")
76 Gravedad cuántica de Lazos (ii) [Enfoques] Logros Geometría cuantizada (operadores de área y volumen) Cuantización exacta (no-perturbativa) No hay espaciotiempo pre-definido ( invariante bajo difeomorfismos ) Resolución de singularidades cosmológicas Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
77 Gravedad cuántica de Lazos (iii) [Enfoques] Problemas Cómo acoplar materia? Evolución/dinámica? Límite semiclásico? Predicción? (Cosmología Cuántica de Lazos) Perspectiva Cuantizar la RG de forma consistente es una tarea altamente no-trivial Consistencia no puede ser la única guía Importancia de contacto con mundo observacional Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
78 Gravedad emergente Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
79 Gravedad Emergente [Enfoques] Teoría cuántica aplicada a objetos individuales física de partículas Teoría cuántica aplicada a objetos colectivos materia condensada Efectos colectivos a T baja (superconductividad, superfluidez) espaciotiempos curvos efectivos Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Gravedad Emergente [Enfoques] Teoría cuántica aplicada a objetos individuales física de partículas Teoría cuántica aplicada a objetos colectivos materia condensada Efectos colectivos a T baja](/docs-images/58/41446652/images/80-0.png "(superconductividad, superfluidez) espaciotiempos curvos efectivos Excitaciones (fonones, elementos no condensados) se mueven como si viesen una geometría curva Curvatura determinada por parte")
80 Gravedad Emergente [Enfoques] Teoría cuántica aplicada a objetos individuales física de partículas Teoría cuántica aplicada a objetos colectivos materia condensada Efectos colectivos a T baja (superconductividad, superfluidez) espaciotiempos curvos efectivos Excitaciones (fonones, elementos no condensados) se mueven como si viesen una geometría curva Curvatura determinada por parte condensada Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
81 Gravedad Emergente (ii) [Enfoques] Gravedad = fenómeno emergente de baja temperatura? Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
82 Gravedad Emergente (ii) [Enfoques] Gravedad = fenómeno emergente de baja temperatura? Logros/ventajas Posibilidad de hacer experimentos de laboratorio radiación de Hawking análoga en CBE Se basa en física conocida y comprobada Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
83 Gravedad Emergente (ii) [Enfoques] Gravedad = fenómeno emergente de baja temperatura? Logros/ventajas Posibilidad de hacer experimentos de laboratorio radiación de Hawking análoga en CBE Se basa en física conocida y comprobada Problemas No es una teoría, más bien una idea Analogía? predicciones concretas Dinámica de la gravedad: Ecuaciones de Einstein? Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
84 Conclusiones Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
85 Necesidad de datos experimentales / observacionales [Conclusiones] Datos directos que permitan verificar / descartar una teoría u otra? (muy) poco probable Datos indirectos que nos proporcionen pistas? No tan descabellado Observaciones futuras Ondas gravitatorias de agujeros negros Fondo cósmico de microondas (universo primitivo) Violaciones de la simetría Lorentz (variaciones de c)? Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Necesidad de datos experimentales / observacionales [Conclusiones] Datos directos que permitan verificar / descartar una teoría u otra?](/docs-images/58/41446652/images/86-0.png "(muy) poco probable Datos indirectos que nos proporcionen pistas?")
86 Necesidad de datos experimentales / observacionales [Conclusiones] Datos directos que permitan verificar / descartar una teoría u otra? (muy) poco probable Datos indirectos que nos proporcionen pistas? No tan descabellado Observaciones futuras Ondas gravitatorias de agujeros negros Fondo cósmico de microondas (universo primitivo) Violaciones de la simetría Lorentz (variaciones de c)? La naturaleza siempre tiene la palabra final Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
87 Conclusiones [Conclusiones] La gravedad cuántica es un mundo extraño cuyas características solo empezamos a entrever (R. Woodard) Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
88 Conclusiones [Conclusiones] La gravedad cuántica es un mundo extraño cuyas características solo empezamos a entrever (R. Woodard) Después de un estudio profundo de la gravedad cuántica, he llegado a la conclusión Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
![Conclusiones [Conclusiones] La gravedad cuántica es un mundo extraño cuyas características solo empezamos a entrever (R.](/docs-images/58/41446652/images/89-0.png "Woodard) Después de un estudio profundo de la gravedad cuántica, he llegado a la conclusión que vivimos en un cuenco de agua Gil Jannes (UEM) Perspectivas de")
89 Conclusiones [Conclusiones] La gravedad cuántica es un mundo extraño cuyas características solo empezamos a entrever (R. Woodard) Después de un estudio profundo de la gravedad cuántica, he llegado a la conclusión que vivimos en un cuenco de agua Gil Jannes (UEM) Perspectivas de gravedad cuántica Madrid, 7 de noviembre /43
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