" Una teoría de todo excepcionalmente simple " [1] es un preimpreso de física que propone una base para una teoría de campo unificado , a menudo denominada " Teoría E 8 ", [2] que intenta describir todas las interacciones fundamentales conocidas en física y mantenerse como una posible teoría del todo . El artículo fue publicado en el arXiv de física por Antony Garrett Lisi el 6 de noviembre de 2007 y no fue enviado a una revista científica revisada por pares . [3] El título es un juego de palabras. en el álgebra utilizada, el álgebra de Lie del grupo de Lie más grande " simple ", " excepcional " , E 8 . El objetivo del artículo es describir cómo la estructura y la dinámica combinadas de todos los campos de partículas gravitacionales y del modelo estándar son parte del álgebra E 8 Lie. [2]
La teoría se presenta como una extensión del gran programa de teoría unificada , que incorpora la gravedad y los fermiones. La teoría recibió una oleada de cobertura mediática, pero también se encontró con un escepticismo generalizado. [4] Scientific American informó en marzo de 2008 que la teoría estaba siendo "ignorada en gran parte, pero no por completo" por la comunidad física dominante, y unos pocos físicos retomaron el trabajo para desarrollarla más. [5] En julio de 2009, Jacques Distler y Skip Garibaldi publicaron un artículo crítico en Communications in Mathematical Physics llamado "No hay 'Teoría del todo' dentro de E 8 ", [6] argumentando que la teoría de Lisi, y una gran clase de modelos, no pueden funcionar. Ofrecen una prueba directa de que es imposible incrustar las tres generaciones de fermiones en E 8 , u obtener incluso una generación del Modelo Estándar sin la presencia de partículas adicionales que no existen en el mundo físico.
Descripción general
El objetivo de la teoría E 8 es describir todas las partículas elementales y sus interacciones, incluida la gravitación, como excitaciones cuánticas de una geometría de un solo grupo de Lie , específicamente, excitaciones de la forma real cuaterniónica no compacta del grupo de Lie excepcional simple más grande, E 8 . Un grupo de Lie, como un círculo unidimensional, puede entenderse como una variedad suave con una geometría fija y altamente simétrica. Los grupos de Lie más grandes, como variedades de dimensiones superiores, pueden imaginarse como superficies lisas compuestas por muchos círculos (e hipérbolas) que se retuercen entre sí. En cada punto de un grupo de Lie de N dimensiones puede haber N círculos ortogonales diferentes, tangentes a N direcciones ortogonales diferentes en el grupo de Lie, que abarcan el álgebra de Lie de N dimensiones del grupo de Lie. Para un grupo de Lie de rango R, se puede elegir como máximo R círculos ortogonales que no se retuerzan entre sí, y así formar un toro máximo dentro del grupo de Lie, correspondiente a una colección de R generadores de álgebra de Lie que se conmutan mutuamente, que abarcan un Subálgebra de Cartan . Cada estado de partícula elemental puede considerarse como una dirección ortogonal diferente, que tiene un número integral de giros alrededor de cada una de las direcciones R de un toro máximo elegido. Estos números de torsión R (cada uno multiplicado por un factor de escala) son los diferentes tipos de carga elemental R que tiene cada partícula. Matemáticamente, estas cargas son valores propios de los generadores de subálgebra de Cartan y se denominan raíces o pesos de una representación .
En el modelo estándar de física de partículas, cada tipo diferente de partícula elemental tiene cuatro cargas diferentes , correspondientes a giros a lo largo de las direcciones de un toro máximo de cuatro dimensiones en el grupo de Lie del modelo estándar de doce dimensiones, SU (3) × SU (2) × U (1). En las grandes teorías unificadas (GUT), el grupo de Lie del modelo estándar se considera un subgrupo de un grupo de Lie de dimensiones superiores, como el SU de 24 dimensiones (5) en el modelo de Georgi-Glashow o el Spin de 45 dimensiones (10 ) en el modelo SO (10) . Dado que hay una partícula elemental diferente para cada dimensión del grupo de Lie, estas teorías contienen partículas adicionales más allá del contenido del Modelo Estándar.
En el estado actual de la teoría E 8 , no es posible calcular las masas de las partículas existentes o predichas. Lisi afirma que la teoría es joven e incompleta, requiere una mejor comprensión de las tres generaciones de fermiones y sus masas, y tiene poca confianza en sus predicciones. Sin embargo, el descubrimiento de nuevas partículas que no encajan en la clasificación de Lisi, como supercompañeras o nuevos fermiones, quedaría fuera del modelo y falsearía la teoría. A partir de 2020, no se ha detectado ninguna de las partículas predichas por ninguna versión de la teoría E 8 .
Historia
Antes de escribir su artículo de 2007, Lisi discutió su trabajo en un foro del Foundational Questions Institute (FQXi), [7] en una conferencia de FQXi, [8] y para un artículo de FQXi. [9] Lisi dio su primera charla sobre la Teoría E 8 en la conferencia Loops '07 en Morelia , México , [10] seguida de una charla en el Perimeter Institute . [11] John Baez comentó sobre el trabajo de Lisi en "Hallazgos de esta semana en física matemática (semana 253)", [12] La preimpresión arXiv de Lisi, "Una teoría de todo excepcionalmente simple", apareció el 6 de noviembre de 2007 y llamó la atención de inmediato. . Lisi hizo una presentación adicional para el Seminario internacional de gravedad cuántica de bucles el 13 de noviembre de 2007, [13] y respondió a las preguntas de la prensa en un foro FQXi. [14] Presentó su trabajo en la Conferencia TED el 28 de febrero de 2008. [15]
Numerosos sitios de noticias informaron sobre la nueva teoría en 2007 y 2008, destacando la historia personal de Lisi y la controversia en la comunidad física. La primera cobertura de prensa científica y generalizada comenzó con artículos en The Daily Telegraph y New Scientist , [16] y pronto se publicaron artículos en muchos otros periódicos y revistas.
El artículo de Lisi generó una variedad de reacciones y debates en varios blogs de física y grupos de discusión en línea . La primera en comentar fue Sabine Hossenfelder , que resumió el artículo y señaló la falta de un mecanismo dinámico de ruptura de simetría. [17] Peter Woit comentó: "Me alegra ver a alguien que persigue estas ideas, incluso si no han encontrado soluciones a los problemas subyacentes". [18] El blog del grupo The n-Category Café acogió algunas de las discusiones más técnicas. [19] [20] El matemático Bertram Kostant discutió los antecedentes del trabajo de Lisi en una presentación de coloquio en UC Riverside . [21]
En su blog, Musings , Jacques Distler ofreció una de las críticas más fuertes al enfoque de Lisi, afirmando demostrar que, a diferencia del modelo estándar, el modelo de Lisi es no quiral, que consiste en una generación y una anti-generación, y demostrar que cualquier alternativa la incrustación en E 8 debe ser igualmente no quiral. [22] [23] [24] Estos argumentos fueron destilados en un artículo escrito en conjunto con Skip Garibaldi, "No hay 'Teoría del Todo' dentro de E 8 ", [6] publicado en Communications in Mathematical Physics . En este artículo, Distler y Garibaldi ofrecen una prueba de que es imposible incrustar las tres generaciones de fermiones en E 8 , o incluso obtener el modelo estándar de una generación. En respuesta, Lisi argumentó que Distler y Garibaldi hicieron suposiciones innecesarias sobre cómo debe ocurrir la integración. [25] Abordando el caso de una generación, en junio de 2010 Lisi publicó un nuevo artículo sobre la teoría E 8 , "Una incrustación explícita de la gravedad y el modelo estándar en E 8 ", [26] finalmente publicado en las actas de una conferencia , describiendo cómo el álgebra de la gravedad y el modelo estándar con una generación de fermiones se incrusta en el álgebra E 8 de Lie utilizando explícitamente representaciones matriciales. Cuando se realiza esta incrustación, Lisi está de acuerdo en que hay una antigeneración de fermiones (también conocidos como "fermiones espejo") que quedan en E 8 ; pero mientras Distler y Garibaldi afirman que estos fermiones espejo hacen que la teoría no sea quiral, Lisi afirma que estos fermiones espejo pueden tener masas altas, lo que hace que la teoría sea quiral, o que podrían estar relacionados con las otras generaciones. [25] "La explicación de la existencia de tres generaciones de fermiones, todos con la misma estructura algebraica aparente, sigue siendo en gran parte un misterio", escribió Lisi. [26]
Algunos seguimientos de la preimpresión original de Lisi se han publicado en revistas revisadas por pares. "La acción de Plebanski extendida a una unificación de la gravedad y la teoría de Yang-Mills" de Lee Smolin propone un mecanismo de ruptura de simetría para pasar de una acción simétrica E 8 a la acción de Lisi para el modelo estándar y la gravedad. [27] "Mezcla de transformaciones internas y espaciotemporales: algunos ejemplos y contraejemplos" de Roberto Percacci [28] aborda una laguna general en el teorema de Coleman-Mandula que también se cree que funciona en la teoría E 8 . [25] La "Quiralidad en las teorías unificadas de la gravedad" de Percacci y Fabrizio Nesti confirma la incrustación del álgebra de las fuerzas gravitacionales y del modelo estándar que actúan sobre una generación de fermiones en espín (3,11) + 64 + , mencionando que el "ambicioso intento de Lisi para unificar todos los campos conocidos en una sola representación de E 8 tropezó con problemas de quiralidad ". [29] En un artículo conjunto con Lee Smolin y Simone Speziale, [30] publicado en Journal of Physics A , Lisi propuso una nueva acción y un mecanismo de ruptura de simetría.
El 4 de agosto de 2008, FQXi otorgó a Lisi una subvención para un mayor desarrollo de la teoría E 8 . [31] [32]
En septiembre de 2010, Scientific American informó sobre una conferencia inspirada en el trabajo de Lisi. [33] Poco después, publicaron un artículo sobre la teoría E 8 , "Una teoría geométrica de todo", [2] escrito por Lisi y James Owen Weatherall.
En diciembre de 2011, en un artículo para un número especial de la revista Foundations of Physics , Michael Duff argumentó en contra de la teoría de Lisi y la atención que ha recibido en la prensa popular. [34] [35] Duff afirma que el artículo de Lisi era incorrecto, citando la prueba de Distler y Garibaldi, y critica a la prensa por prestar demasiada atención positiva a un científico y una teoría "ajenos".
Referencias
- ^ AG Lisi (2007). "Una teoría de todo excepcionalmente simple". arXiv : 0711.0770 [ hep-ésimo ].
- ^ a b c AG Lisi ; JO Weatherall (2010). "Una teoría geométrica de todo" (PDF) . Scientific American . 303 (6): 54–61. Código Bibliográfico : 2010SciAm.303f..54L . doi : 10.1038 / scientificamerican1210-54 . PMID 21141358 .
- ^ Greg Boustead (17 de noviembre de 2008). "Enfoque excepcional de Garrett Lisi para todo" . Revista SEED . Archivado desde el original el 16 de abril de 2018.
- ^ Baile de ámbar (2008-04-01). "Ciencia Forastera" . Revista Symmetry . Archivado desde el original el 5 de julio de 2008 . Consultado el 15 de junio de 2008 .
- ^ Collins, Graham P. (marzo de 2008). "¿Limpiar?". Scientific American . 298 (4): 30–32. doi : 10.1038 / scientificamerican0408-30b . PMID 18380135 .
- ^ a b Jacques Distler; Skip Garibaldi (2010). "No hay 'Teoría del Todo' dentro de E 8 ". Comunicaciones en Física Matemática . 298 (2): 419–436. arXiv : 0905.2658 . Código Bibliográfico : 2010CMaPh.298..419D . doi : 10.1007 / s00220-010-1006-y . S2CID 15074118 .
- ^ AG Lisi (9 de junio de 2007). "Piezas de E 8 " . Foro FQXi . Archivado desde el original el 2 de junio de 2008 . Consultado el 15 de junio de 2008 .
- ^ AG Lisi (21 de julio de 2007). "Modelo estándar y gravedad" . conferencia inaugural de FQXi . Consultado el 15 de junio de 2008 .
- ^ Scott Dodd (26 de octubre de 2007). "Navegando por los pliegues del espacio-tiempo" (PDF) . Artículo de FQXi . Consultado el 15 de junio de 2008 .
- ^ AG Lisi (25 de junio de 2007). "Geometría deferente" . Conferencia Loops '07 . Consultado el 15 de junio de 2008 .
- ^ AG Lisi (4 de octubre de 2007). "Una teoría de todo excepcionalmente simple" . Charla del Instituto Perimetral . Consultado el 15 de junio de 2008 .
- ^ John Baez (27 de junio de 2007). "Hallazgos de esta semana en física matemática (semana 253)" . Archivado desde el original el 30 de junio de 2008 . Consultado el 15 de junio de 2008 .
- ^ AG Lisi (13 de noviembre de 2007). "Una conexión con todo" . Seminario internacional de gravedad cuántica de bucles . Archivado desde el original el 22 de mayo de 2008 . Consultado el 15 de junio de 2008 .
- ^ AG Lisi (20 de noviembre de 2007). "Preguntas frecuentes excepcionalmente sencillas" . Foro FQXi . Archivado desde el original el 2 de junio de 2008 . Consultado el 15 de junio de 2008 .
- ^ AG Lisi (28 de febrero de 2008). "Garrett Lisi: una hermosa nueva teoría de todo" . TED habla . Archivado desde el original el 18 de octubre de 2008 . Consultado el 17 de octubre de 2008 .
- ^ Zeeya Merali (15 de noviembre de 2007). "¿Es el patrón matemático la teoría de todo?" . Nuevo científico . Archivado desde el original el 12 de mayo de 2008 . Consultado el 15 de junio de 2008 .
- ^ Sabine Hossenfelder (6 de noviembre de 2007). "Una excepción teóricamente simple de todo" . Reacción inversa . Archivado desde el original el 26 de mayo de 2008 . Consultado el 15 de junio de 2008 .
- ^ Woit, Peter (9 de noviembre de 2007). "¿Una teoría de todo excepcionalmente simple? | Ni siquiera está mal" . Ni siquiera está mal . Consultado el 12 de octubre de 2020 .
- ^ Urs Schreiber (10 de mayo de 2008). " Superconexión E 8 Quillen" . El Café de categoría n . Archivado desde el original el 19 de junio de 2008 . Consultado el 15 de junio de 2008 .
- ^ "El Café de n-categoría" . utexas.edu . Consultado el 20 de febrero de 2017 .
- ^ Bertram Kostant (12 de febrero de 2008). "En algunas matemáticas en 'E 8 teoría del todo ' de Garrett Lisi " . Coloquio de matemáticas de UC Riverside . Archivado desde el original el 28 de junio de 2008 . Consultado el 15 de junio de 2008 .
- ^ Jacques Distler (21 de noviembre de 2007). "Teoría de un pequeño grupo" . Reflexiones . Archivado desde el original el 12 de mayo de 2008 . Consultado el 15 de junio de 2008 .
- ^ Jacques Distler (9 de diciembre de 2007). "Un poco más de teoría de grupos" . Reflexiones . Consultado el 15 de noviembre de 2008 .
- ^ Jacques Distler (14 de septiembre de 2008). "Mi cena con Garrett" . Reflexiones . Archivado desde el original el 19 de noviembre de 2008 . Consultado el 15 de noviembre de 2008 .
- ^ a b c AG Lisi (11 de mayo de 2011). "Garrett Lisi responde a las críticas de su propuesta teoría unificada de la física" . Scientific American . Archivado desde el original el 2 de julio de 2011 . Consultado el 30 de julio de 2011 .
- ^ a b AG Lisi (2010). "Una inclusión explícita de la gravedad y el modelo estándar en E 8 ". arXiv : 1006,4908 [ gr-qc ].
- ^ Lee Smolin (2009). "La acción de Plebanski se extendió a una unificación de la gravedad y la teoría de Yang-Mills". Physical Review D . 80 (12): 124017. arXiv : 0712.0977 . Código Bibliográfico : 2009PhRvD..80l4017S . doi : 10.1103 / PhysRevD.80.124017 . S2CID 119238392 .
- ^ Roberto Percacci (2008). "Mezcla de transformaciones internas y espaciotemporales: algunos ejemplos y contraejemplos". Revista de Física A: Matemática y Teórica . 41 (33): 335403. arXiv : 0803.0303 . Código Bibliográfico : 2008JPhA ... 41G5403P . doi : 10.1088 / 1751-8113 / 41/33/335403 . S2CID 1211477 .
- ^ R. Percacci; F. Nesti (2010). "Quiralidad en las teorías unificadas de la gravedad". Physical Review D . 81 (2): 025010. arXiv : 0909.4537 . Código Bibliográfico : 2010PhRvD..81b5010N . doi : 10.1103 / PhysRevD.81.025010 . S2CID 119225258 .
- ^ AG Lisi; Lee Smolin; Simone Speziale (2010). "Unificación de la gravedad, campos de gauge y bosones de Higgs". Revista de Física A: Matemática y Teórica . 43 (44): 445401. arXiv : 1004.4866 . Código Bibliográfico : 2010JPhA ... 43R5401L . doi : 10.1088 / 1751-8113 / 43/44/445401 . S2CID 118507772 .
- ^ " Teoría E 8 " . FQXi . 2008-08-04. Archivado desde el original el 9 de agosto de 2008 . Consultado el 5 de agosto de 2008 .
- ^ "Subvenciones FQXi" . FQXi . Archivado desde el original el 3 de julio de 2008 . Consultado el 8 de agosto de 2008 .
- ^ Merali, Zeeya (septiembre de 2010). "Buscando una teoría final". Scientific American . 303 (3): 14-17. Código Bibliográfico : 2010SciAm.303c..14M . doi : 10.1038 / scientificamerican0910-14 . PMID 20812465 .
- ^ MJ Duff (2011). "Teoría de cuerdas y M: respondiendo a las críticas". Fundamentos de la Física . 43 (1): 182–200. arXiv : 1112.0788 . Código Bibliográfico : 2013FoPh ... 43..182D . doi : 10.1007 / s10701-011-9618-4 . S2CID 55066230 .
- ^ Peter Woit (7 de diciembre de 2011). "Teoría de cuerdas y M: respondiendo a las críticas" . Ni siquiera está mal . Consultado el 21 de diciembre de 2011 .