Teoria Kaluza-Klein

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

En física, la teoria Kaluza-Klein (o teoria KK) és una teoria que intentà unificar les forces fonamentals de la gravitació i l'electromagnetisme. La teoria, publicada el 1921, fou creada pel matemàtic Theodor Kaluza, que descobrí que es podia unificar la relativitat general i l'electromagnetisme de Maxwell utilitzant un espai-temps de cinc dimensions.

Descripció[modifica | modifica el codi]

El 1919 Theodor Kaluza, llavors professor ajudant a la universitat de Königsberg envià una carta a Albert Einstein presentant-li la seva teoria. Einstein respongué amb entusiasme i en recomanà la publicació a la revista de l'Acadèmia Prussiana de Ciències,[1] que ho féu el desembre de 1921. En la seva teoria Kaluza demostrava com en un espai-temps de cinc dimensions (quatre espacials i una temporal) es podia unificar en una sola teoria la relativitat general d'Einstein i l'electromagnetisme de Maxwell, de manera que s'aconseguia una descripció unificada de les forces de la naturalesa conegudes en aquells moments (les forces nuclear feble i nuclear forta encara no s'havien descrit correctament). Les equacions resultants de la teoria es poden separar en tres conjunts, un equivalent a les equacions de camp d'Einstein, un altre equivalent a les equacions de Maxwell y un darrer conjunt consistent en un camp escalar addicional anomenat «radió».

La teoria de Kaluza era elegant matemàticament i tingue un ressò considerable. Nogensmenys, tenia un problema greu: perquè no observem la dimensió extra que postula? A l'article Kaluza no responia a aquest problema, que quedà sense respondre durant un temps. Fou el físic suec Oskar Klein qui aportà una possible solució al problema. El 1926, en un article a Zeitschrift für Physik[2] postulà que en realitat la cinquena dimensió extra de Kaluza podia estar extraordinàriament recargolada, de manera que l'espai en aquesta dimensió no tindria més d'uns 10-32 metres, de manera que la seva presència és inobservable a les nostres escales.

Amb la nova modificació de Klein, la teoria, llavors ja coneguda com a teoria Kaluza-Klein, recobrà el seu interès. Malgrat tot, seguia presentant problemes importants: en primer lloc no era una descripció quàntica de les forces (no era una teoria quàntica de camps) i en segon lloc no incloïa els fermions. D'aquesta manera la teoria va quedar oblidada, com un intent interessant però que no aconsegueix una descripció completa de la natura. Tot i així la idea bàsica de la teoria (dimensions extra recargolades a nivell microscòpic, no gaire superior a la longitud de Planck) és a la base de les modernes teories de cordes, que igualment intenten unificar totes les forces conegudes.

Notes[modifica | modifica el codi]

  1. «Zum Unitätsproblem der Physik», Sitzungsberichte Preussische Akademie der Wissenschaften 96, p. 69 (1921)
  2. Zeitschrift für Physik 37, p. 895 (1926).