“Proporciona un marco natural, o un mecanismo de contabilidad, para ensamblar grandes cantidades de diagramas de Feynman”, dijo Marcos Spradlinfísico de la Universidad de Brown que ha estado aprendiendo las nuevas herramientas de la superficielogía. “Hay una compactación exponencial de la información”.
A diferencia del amplituedro, que requería partículas exóticas para proporcionar un equilibrio conocido como supersimetría, la superficialología se aplica a partículas más realistas y no supersimétricas. “Es completamente agnóstico. No podría importarle menos la supersimetría”, dijo Spradlin. “Para algunas personas, incluido yo, creo que esto ha sido realmente una gran sorpresa”.
La pregunta ahora es si este enfoque geométrico nuevo y más primitivo de la física de partículas permitirá a los físicos teóricos escapar por completo de los confines del espacio y el tiempo.
“Necesitábamos encontrar algo de magia, y tal vez esto sea todo”, dijo Jacob Bourjailyfísico de la Universidad Estatal de Pensilvania. “No sé si se eliminará el espacio-tiempo. Pero es la primera vez que veo una puerta”.
El problema con Feynman
Figueiredo sintió de primera mano la necesidad de algo de magia nueva durante los últimos meses de la pandemia. Estaba luchando con una tarea que ha desafiado a los físicos durante más de 50 años: predecir qué sucederá cuando las partículas cuánticas colisionen. A finales de la década de 1940, tres de las mentes más brillantes de la posguerra (Julian Schwinger, Sin-Itiro Tomonaga y Richard Feynman) necesitaron un esfuerzo de años para resolver el problema de las partículas cargadas eléctricamente. Su eventual éxito les valdría el Premio Nobel. El esquema de Feynman era el más visual, por lo que llegó a dominar la forma en que los físicos piensan sobre el mundo cuántico.
Cuando dos partículas cuánticas se juntan, puede pasar cualquier cosa. Podrían fusionarse en uno, dividirse en muchos, desaparecer o cualquier secuencia de las anteriores. Y lo que realmente sucederá es, en cierto sentido, una combinación de todas estas y muchas otras posibilidades. Los diagramas de Feynman realizan un seguimiento de lo que podría suceder al unir líneas que representan las trayectorias de las partículas a través del espacio-tiempo. Cada diagrama captura una posible secuencia de eventos subatómicos y proporciona una ecuación para un número, llamado “amplitud”, que representa las probabilidades de que esa secuencia tenga lugar. Suman suficientes amplitudes, creen los físicos, y se obtienen piedras, edificios, árboles y personas. “Casi todo en el mundo es una concatenación de cosas que suceden una y otra vez”, dijo Arkani-Hamed. “Sólo cosas buenas y pasadas de moda que rebotan unas en otras”.
Hay una tensión desconcertante inherente a estas amplitudes, una tensión que ha desconcertado a generaciones de físicos cuánticos que se remonta a los propios Feynman y Schwinger. Uno podría pasar horas frente a una pizarra dibujando trayectorias de partículas bizantinas y evaluando fórmulas temibles sólo para descubrir que los términos se anulan y las expresiones complicadas se desvanecen para dejar respuestas extremadamente simples (en un ejemplo clásico, literalmente el número 1).
“El grado de esfuerzo requerido es tremendo”, dijo Bourjaily. “Y cada vez, la predicción que haces se burla de ti por su simplicidad”.