Na física, a teoria das cordas é um arcabouço teórico no qual as partículas pontuais da física de partículas são substituídas por objetos unidimensionais chamados cordas. Ele descreve como essas cadeias se propagam pelo espaço e interagem entre si. Em escalas de distância maiores que a escala de cordas, uma corda se parece com uma partícula comum, com sua massa, carga e outras propriedades determinadas pelo estado vibracional da corda. Na teoria das cordas, um dos muitos estados vibracionais da corda corresponde ao gráviton, uma partícula mecânica quântica que carrega força gravitacional. Assim, a teoria das cordas é uma teoria da gravidade quântica.
A teoria das cordas é um assunto amplo e variado que tenta abordar uma série de questões profundas da física fundamental. A teoria das cordas tem sido aplicada a uma variedade de problemas na física dos buracos negros, na cosmologia inicial do universo, na física nuclear e na física da matéria condensada, e estimulou vários desenvolvimentos importantes na matemática pura. Como a teoria das cordas fornece potencialmente uma descrição unificada da gravidade e da física das partículas, ela é candidata a uma teoria de tudo, um modelo matemático autônomo que descreve todas as forças e formas fundamentais da matéria. Apesar de muito trabalho sobre esses problemas, não se sabe até que ponto a teoria das cordas descreve o mundo real ou quanta liberdade a teoria permite na escolha de seus detalhes.
A teoria das cordas foi estudada pela primeira vez no final dos anos 1960 como uma teoria da força nuclear forte, antes de ser abandonada em favor da cromodinâmica quântica. Posteriormente, percebeu-se que as próprias propriedades que tornavam a teoria das cordas inadequada como uma teoria da física nuclear a tornaram uma candidata promissora para uma teoria quântica da gravidade. A versão mais antiga da teoria das cordas, teoria das cordas bosônicas, incorporava apenas a classe de partículas conhecidas como bósons. Mais tarde, desenvolveu-se na teoria das supercordas, que postula uma conexão chamada supersimetria entre os bósons e a classe de partículas chamada férmions. Cinco versões consistentes da teoria das supercordas foram desenvolvidas antes de se conjeturar, em meados da década de 1990, que eram todos casos limitantes diferentes de uma única teoria em onze dimensões conhecidas como teoria-M. No final de 1997, os teóricos descobriram um importante relacionamento chamado correspondência AdS / CFT, que relaciona a teoria das cordas a outro tipo de teoria física chamada teoria quântica de campos.
Um dos desafios da teoria das cordas é que a teoria completa não tem uma definição satisfatória em todas as circunstâncias. Outra questão é que a teoria é pensada para descrever uma enorme paisagem de universos possíveis, e isso tem complicado esforços para desenvolver teorias da física de partículas baseadas na teoria das cordas. Essas questões levaram algumas pessoas da comunidade a criticar essas abordagens da física e questionar o valor da pesquisa contínua sobre a unificação da teoria das cordas.
Um dos principais desenvolvimentos das últimas décadas na teoria das cordas foi a descoberta de certas "dualidades", transformações matemáticas que identificam uma teoria física com outra. Físicos que estudam a teoria das cordas descobriram várias dessas dualidades entre diferentes versões da teoria das cordas, e isso levou à conjectura de que todas as versões consistentes da teoria das cordas são incluídas em uma única estrutura conhecida como teoria M.
Estudos da teoria das cordas também produziram vários resultados sobre a natureza dos buracos negros e a interação gravitacional. Existem certos paradoxos que surgem quando tentamos entender os aspectos quânticos dos buracos negros, e o trabalho sobre a teoria das cordas tentou esclarecer essas questões. No final de 1997, esta linha de trabalho culminou na descoberta da correspondência da teoria de campo anti-de Sitter / conformada ou AdS / CFT.Este é um resultado teórico que relaciona a teoria das cordas com outras teorias físicas que são melhor compreendidas teoricamente. A correspondência AdS / CFT tem implicações para o estudo de buracos negros e gravidade quântica, e tem sido aplicada a outros assuntos, incluindo a física da matéria nuclear e condensada.
Como a teoria das cordas incorpora todas as interações fundamentais, incluindo a gravidade, muitos físicos esperam que ela acabe por descrever totalmente o nosso universo, tornando-o uma teoria de tudo. Um dos objetivos da pesquisa atual na teoria das cordas é encontrar uma solução da teoria que reproduz o espectro observado de partículas elementares, com uma pequena constante cosmológica, contendo matéria escura e um mecanismo plausível para a inflação cósmica. Embora tenha havido progresso em direção a esses objetivos, não se sabe até que ponto a teoria das cordas descreve o mundo real ou quanta liberdade a teoria permite na escolha dos detalhes.
Um dos desafios da teoria das cordas é que a teoria completa não tem uma definição satisfatória em todas as circunstâncias. A dispersão de cordas é definida de maneira mais direta usando as técnicas da teoria de perturbação, mas não se sabe em geral como definir a teoria de cordas de forma não perturbativa.Também não está claro se existe algum princípio pelo qual a teoria das cordas seleciona seu estado de vácuo, o estado físico que determina as propriedades de nosso universo.Esses problemas levaram algumas pessoas da comunidade a criticar essas abordagens à unificação da física e questionar o valor da pesquisa contínua sobre esses problemas.
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