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 d'espacials i una de 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 natura 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 d'equivalent a les equacions de camp d'Einstein, un altre equivalent a les equacions de Maxwell i 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: per què no observem la dimensió extra que postula? En 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 en 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, continuava 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 extrarecargolades 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).