La cuerda bosónica es uno de los principales objetos de estudio de la teoría de cuerdas .
El término se originó a partir de varios desarrollos a fines de la década de 1960 y principios de la de 1970, a saber: en física de partículas , en el estudio de la dispersión de hadrones ; en física teórica , como resultado del estudio de los espectros de dispersión de hadrones, y también como resultado de la generalización de la dinámica de una partícula relativista cuántica a un objeto extenso .
Se han hecho intentos de generalizar la teoría cuántica de campos , tratando con excitaciones de vacío "puntuales", desde la década de 1930, sin embargo, la no localidad de los objetos extendidos era confusa, ya que automáticamente daba infinitos no renormalizables en los cálculos (esto era similar en complejidad para resolver problemas asintóticos y extremos en óptica clásica y cuántica para "segmentos luminosos"). Los problemas de cuantización de la electrodinámica, más tarde la unificación de las fuerzas débiles y electromagnéticas, los muchos problemas de la física nuclear - distrajeron de la generalización, pero fue la física nuclear la que, en ocasiones, condujo al nacimiento de las teorías de cuerdas. En 1968, al enfrentarse a las amplitudes de dispersión en la física de hadrones, Gabriele Veneziano simplemente postuló una cierta fórmula que se asoció inmediatamente con una cuerda elástica relativista.
Al igual que un "punto físico", en un sentido geométrico, evoluciona en una determinada trayectoria - un camino mundial - un árbol - bucles, un objeto físico unidimensional barre una cierta superficie en el espacio-tiempo, en presencia de un muy complejo interacción, con límites, cortes, inserciones, características (pliegues, proyecciones), etc. Y es esta superficie mundial de interacciones la que tiene el significado físico principal.
Desde el punto de vista de la física, necesitamos obtener cantidades invariantes, es decir, que no dependan de nuestra elección arbitraria de coordenadas. Una de las invariantes es la magnitud de la acción , para una cuerda, simplemente proporcional al área de la superficie barrida por ella. No importa cómo parametricemos ahora las coordenadas de la cuerda (invariancia R), el área de superficie barrida por la cuerda elástica debe permanecer mínima. En la mayoría de los casos, es poco probable que confiemos en una variación de la acción de 0; sin embargo, dinámicamente, un sistema de cuerdas que interactúan siempre tenderá a minimizar la superficie de propagación total.
La acción anterior se conoce como acción Nambu-Goto, es geométrica y está relacionada con la segunda forma de superficies en R(n). Su no linealidad es obvia. Para hacer esta acción "más lineal", A. Polyakov propuso un esquema de conexión entre la incrustación de cuerdas y la introducción de una métrica bidimensional en un espacio-tiempo D-dimensional. Desde el punto de vista de las superficies 1+1 P-V, existen simplemente D funciones escalares (campos); sin embargo, si seguimos insistiendo en que la interpretación física de la acción de Polyakov es D-dimensional, entonces la métrica bidimensional se volverá en funciones auxiliares que proporcionan un conjunto necesario de invariancias, equivalente a la acción Nambu-Goto.
La descripción general de la cuerda bosónica ya no es difícil. Es necesario usar invariancias en la acción de Polyakov (conexión de la teoría de cuerdas con la teoría de campos conformes) para minimizar o anular los componentes del tensor de energía-momento, entonces todas las ecuaciones de movimiento se volverán armónicas y, como resultado, la La expansión de Fourier de los modos será entera.
En realidad, se trata de una cuerda bosónica con un espectro infinito de excitaciones, con osciladores bosónicos.
Sin embargo, algunas fórmulas que son verdaderas en el análisis clásico ya no lo son a nivel cuántico. Este problema se conoce como el problema de ordenamiento normal para elementos de matriz de un álgebra de operadores no conmutativos. El resultado de un análisis más detallado a nivel cuántico conduce a la dimensión crítica de la existencia de la cuerda bosónica D=26, así como a la presencia en el estado fundamental de la cuerda bosónica de un estado metaestable conocido en física como taquión