En la teoría de cuerdas, ¿cómo se relaciona una cuerda con una partícula (como en la física de partículas)?

Las partículas en la teoría cuántica de cuerdas emergen como cuantos de excitaciones clásicas de la cuerda. ¡Esto a veces se confunde con la bonita analogía de que diferentes partículas son como diferentes armónicos tocados en una cuerda de violín!

Para entender cómo funciona esto, debes pensar en lo que realmente queremos decir cuando hablamos de partículas en la mecánica cuántica. En mecánica cuántica, las partículas son estados de mecánica cuántica. En el llamado espacio-tiempo plano, los estados de partículas mecánicas cuánticas son rayos en el espacio de Hilbert que se transforman como representaciones irreductibles del grupo de Poincare (¡el grupo de simetrías del espacio-tiempo plano!). Una de las características de las diferentes representaciones es que están etiquetadas por dos números que corresponden a la masa y el “giro” mecánico cuántico de una partícula. Si todo esto suena como una tontería deliciosamente abstracta, ¡no temas! Todo lo que necesita eliminar es que las partículas mecánicas cuánticas tienen una agradable manifestación abstracta como estados cuánticos abstractos de un tipo muy particular en mecánica cuántica (¡así que sabemos cómo saber cuándo tenemos una partícula mecánica cuántica!).

Así que ahora a las cuerdas. ¡Resulta que cuando define la teoría cuántica de las cuerdas **, las partículas mecánicas cuánticas (de varias masas y espines) se manifiestan realmente en el espectro mecánico cuántico de los estados exhibidos por la cuerda! Estos estados particulares (sin juego de palabras) están construidos de tal manera que es evidente que corresponden a versiones cuánticas de las excitaciones clásicas o modos de vibración de la cuerda.

Entonces, para resumir, las partículas de mecánica cuántica emergen en la teoría de cuerdas como los estados cuánticos correspondientes a las vibraciones armónicas mecánicas cuánticas de la cuerda.

** definido por “cuantificación-ifying” o cuantización (como se llama propiamente) la teoría clásica para obtener una versión cuántica de la misma (de hecho, aquí es donde se originan todas las teorías cuánticas viables, ya que deben ser compatibles con nuestra imagen clásica de mundo a escala cotidiana!