¿Los gravitones unificarían GR y QFT?

En el límite clásico, la teoría se reduciría a la relatividad general y se ajustaría a la ley de gravitación de Newton en el límite de campo débil. Sin embargo, los intentos de extender el Modelo Estándar con gravitón se han topado con serias dificultades teóricas a altas energías. Dado que la relatividad general clásica y la mecánica cuántica son incompatibles con tales energías, desde un punto de vista teórico, la situación actual no es sostenible.

En mecánica clásica, el campo gravitacional g alrededor de una masa de punto M es un campo vectorial que consiste en cada punto (con la distancia r de la masa de punto M) de un vector que apunta directamente hacia la partícula que viene dada por:

Con respecto al concepto de partículas de intercambio en la teoría del campo cuántico y la existencia de gravitón, cuando una partícula / objeto está cayendo en el campo gravitacional, pasa de una capa baja a una densidad de gravitones más alta. Por lo tanto, debemos investigar el impacto de cambiar la densidad de los gravitones en los gravitones de intercambio entre las partículas que en adelante se harán.

Renormalización

La renormalización es una colección de técnicas en la teoría de campo cuántico que se utilizan para tratar infinitos que surgen en cantidades calculadas que se desarrolló por primera vez en electrodinámica cuántica (QED) para dar sentido a las integrales infinitas en la teoría de perturbaciones. Las integrales para una partícula de espín J en dimensiones D están dadas por:

La teoría de cuerdas ha resuelto este problema con otro enfoque sobre el problema.

Propiedades del gravitón.

En el modelo estándar, las partículas de materia transfieren cantidades discretas de energía mediante el intercambio de bosones entre sí. Con respecto al concepto de partículas de intercambio en la teoría del campo cuántico y la existencia de gravitón, presentaremos una nueva definición de gravitón. Para redefinir el gravitón, debemos considerar que la energía potencial gravitacional (está compuesta de cantidades discretas de energía que se llama gravitón) es convertible en energía electromagnética (fotones) y viceversa. Cuando un fotón está cayendo en el campo gravitacional, pasa de una capa baja a una densidad de gravitones más alta.

En las últimas décadas, se discute la estructura del fotón y los físicos están estudiando la estructura del fotón. Alguna evidencia muestra que el fotón consiste en cargas positivas y negativas. Además, un nuevo experimento muestra que la probabilidad de absorción en cada momento depende de la forma del fotón, también los fotones tienen unos 4 metros de largo, lo que es incompatible con el concepto no estructurado.

Fotón y campo gravitacional

Para estudiar y comprender la estructura del fotón, necesitamos describir la relación entre la frecuencia y la energía del fotón. El cambio de frecuencia del fotón en el campo gravitacional ha sido demostrado por el experimento Pound-Rebka. Cuando el fotón cae una distancia igual y hacia la tierra, de acuerdo con la ley de conservación de la energía tenemos:

Si consideramos este fenómeno como otra evidencia para verificar la relatividad general, nos detendremos en las mismas viejas teorías. Por lo tanto, si queremos obtener un resultado diferente, tenemos que cambiar nuestros pensamientos. El trabajo que realiza la fuerza gravitacional en el fotón no significa un simple concepto de aumento de la energía cinética, sino que algunos conceptos más y más profundos están ocultos más allá. Si queremos ver este fenómeno desde el punto de vista de la teoría cuántica de campos, debemos aceptar que los gravitones penetran en la estructura del fotón y, además de aumentar su energía, aumentan la intensidad del campo eléctrico y magnético. Sin embargo, al considerar los conceptos aceptados de la mecánica cuántica para los gravitones, este fenómeno no es justificable. Por lo tanto, debemos reconsiderar los conceptos de la mecánica cuántica sobre el gravitón e investigar sobre este fenómeno más allá de la mecánica cuántica.

Cargas de color y color magnético

Un fotón con la energía más baja posible también transporta campos eléctricos y magnéticos. Por lo tanto, las características de los gravitones ingresados ​​en la estructura del fotón deben comportarse de una manera que, junto con la explicación de la energía del fotón, describa el aumento en la intensidad de los campos eléctricos y magnéticos. En otras palabras, algunos de estos gravitones causan un aumento del campo eléctrico del fotón y otros gravitones aumentan la intensidad de los campos magnéticos. Además, no solo un fotón en el nivel más bajo de su energía está formado por algunos de los gravitones, sino que también sus miembros formados tienen propiedades eléctricas y magnéticas que se llaman carga de color y color magnético en la teoría CPH. El siguiente paso es especificar las cargas de color y los colores magnéticos en los que se obtiene prestando atención al menos al cambio en la energía del fotón en un campo gravitacional mientras se mueve hacia el cambio de gravedad azul.

Al producir campos eléctricos positivos y negativos, se forman dos campos magnéticos alrededor de los campos eléctricos que se forman. Por lo tanto, se harán dos grupos de colores magnéticos. Entonces la matriz CPH se define de la siguiente manera:

La matriz CPH muestra la energía de menor magnitud de un fotón.

Energía Sub-Cuántica (SQE)

Utilizamos la matriz CPH para definir energías sub cuánticas positivas y negativas de la siguiente manera: la primera columna de la matriz CPH se define energía sub cuántica positiva y la segunda columna de la matriz CPH se define energía sub cuántica negativa, entonces;

La cantidad de velocidad y energía de las energías sub cuánticas positivas y negativas son iguales, y la diferencia entre ellas solo está en el signo de sus cargas de color y dirección de flujo de color magnético.

Fotones virtuales

Hay dos tipos de fotones virtuales, fotones virtuales positivos y negativos que se definen de la siguiente manera:

Un fotón real está formado por un fotón virtual positivo y un fotón virtual negativo:

Allí, n y k son números naturales. Hasta ahora, la producción de energía electromagnética (fotones) se describió mediante el uso del desplazamiento azul gravitacional, en fenómenos inversos, los fotones se descomponen en fotones virtuales negativos y positivos. En el desplazamiento al rojo, los fotones virtuales también se descomponen en energías sub cuánticas positivas y negativas ( SQE s), y las energías sub cuánticas (SQE) también se descomponen en cargas de color y colores magnéticos. Las cargas de color y los colores magnéticos se separan, pierden su efecto entre sí y se convierten en gravitones. Además, existe una relación entre el número de SQEs en la estructura del fotón y la energía (también frecuencia) del fotón. Además, esta nueva vista sobre gravitón muestra, identidades de los cambios de gravitón, de hecho tiene masa con giro variable.

Entonces, los fotones son una combinación de fotones virtuales positivos y negativos. El fotón es un dipolo eléctrico muy débil que es consistente con la experiencia y se afirman estos artículos. Además, esta propiedad del fotón (dipolo eléctrico muy débil) puede describir la energía de absorción y emisión por partículas cargadas.

Cuando la gravedad actúa sobre el fotón, la energía del fotón aumenta y su frecuencia también aumenta (o disminuye). En el turno rojo el trabajo es negativo (la frecuencia disminuye) y en el turno azul el trabajo es positivo (la frecuencia aumenta). Cuando el fotón abandona el campo gravitacional, cambia a rojo y cuando el fotón cae, cambia a azul. Cuando la luz se mueve en el espacio y no hay efecto gravitacional, el camino de la luz es lineal. Ahora supongamos que la luz se mueve en el campo gravitacional de un cuerpo masivo. La gravedad funciona en eso.

Luz en campo gravitacional

Si los movimientos en el espacio no tienen efectos gravitacionales, los fotones se mueven linealmente con la velocidad de c (parte superior de la Figura). Pero el espacio está lleno de gravitones. Entonces, los caminos de los fotones son como el lado derecho de la Figura.

El lado izquierdo de la figura muestra que un fotón se mueve en un campo gravitacional de un cuerpo masivo.

En el punto A, el fotón tiene la velocidad c, la frecuencia v y la energía E que llega al punto A. El campo gravitacional actúa sobre el fotón, algunos gravitones entran en la estructura del fotón. El fotón acelera hacia el cuerpo masivo. Su frecuencia, energía y velocidad aumentan.

En el punto B, el fotón tiene una frecuencia v1, energía E1 y velocidad de c1. Durante el tiempo que cae el fotón, la distancia entre el fotón y el cuerpo disminuye, hasta que alcanza el punto G. En el punto G, la frecuencia, la velocidad y la energía son máximas para este fotón. Cuando el fotón alcanza el punto F ‘, es lo mismo que el punto F, y así sucesivamente. En el punto A ‘, es lo mismo que el punto A.

El comportamiento de los fotones y los campos gravitacionales es el mismo que el de la primavera y los objetos. En el lado izquierdo de la figura de arriba, cuando un fotón está cayendo, cambia a azul y la fuerza de gravedad se convierte en energía. Cuando el fotón se escapa de un cuerpo masivo, cambia a rojo y la energía se convierte en fuerza de gravedad.

Intercambiar gravitón entre partículas

A pesar de publicar muchos artículos sobre gravitón, no se ha realizado ningún trabajo considerable sobre el mecanismo de intercambio de gravitón entre cuerpos / partículas. La razón es que la antigua definición de gravitón (en la física moderna) no puede describir este mecanismo y tampoco es posible obtener la teoría de la gravedad cuántica.

Con respecto a la creación de fotones virtuales, cada partícula cargada produce cargas de color positivas y negativas.

Con respecto a la creación de fotones virtuales, cada partícula cargada produce cargas de color positivas y negativas.

Según la figura anterior, una gran cantidad de cargas de color positivas se mueven desde la partícula cargada positiva hacia las partículas cargadas negativas, y las cargas de color negativas se mueven desde la partícula cargada negativa hacia la partícula cargada positiva y se combinan entre sí (en el área 3 ) y producen las energías sub cuánticas, luego se produce energía de gravedad y estas dos partículas se aceleran una hacia la otra.

Aunque el mecanismo de generación de energía gravitacional de dos partículas cargadas de signo idénticas es similar con dos partículas cargadas de signo diferentes, pero el método de generación y energías sub cuánticas es diferente. Para explicar el proceso de generación de energía gravitacional entre dos partículas cargadas de signo idénticas, es necesario explicar el proceso de la energía electromagnética generada por la interacción de su repulsión eléctrica.

Según la teoría CPH, la gravedad es una moneda entre los objetos. Considere la interacción entre la tierra y la luna: cuando un gravitón llega a la tierra, el otro se mueve hacia la luna y empuja la tierra hacia la luna. Debido a que para mantener tiempos de igualdad – cargas de color positivas y negativas, hay una relación fija entre la masa y el número de gravitones circundantes. Además, cuando un gravitón llega a la luna, el otro se mueve hacia la tierra y empuja a la luna hacia la tierra. Entonces la tierra (de hecho, todo) es bombardeada por gravitones continuamente. Debido al hecho de que todo está compuesto de energía sub cuántica, el concepto clásico de aceleración y la segunda ley relativista de Newton necesita ser revisado.

Leer más: La respuesta de Hossein Javadi a Si la gravedad en sí misma es energía que curva el espacio-tiempo, ¿significa esto que debe representar una partícula?

Algo así como:

Los gravitones aparecen cuando intenta ingenuamente cuantizar la teoría de la relatividad general de Einstein.

Esquemáticamente, esto es lo que haces:

Primero tome la Relatividad General (GR); El objeto que describe es lo que llamamos la métrica del espacio-tiempo . Este tipo básicamente te cuenta sobre la forma del espacio-tiempo, es decir, cómo medir distancias y ángulos en un espacio-tiempo dado (como el espacio plano, el espacio-tiempo que describe una estrella o planeta o un espacio-agujero de un agujero negro, por ejemplo). GR describe cómo la métrica del espacio-tiempo (la forma del espacio-tiempo) depende de la distribución de masa y energía. En otras palabras, para una distribución de masa / energía dada, GR dice que hay una geometría de espacio-tiempo correspondiente.

Ahora, la forma más ingenua de unir GR y QM es simplemente construir una teoría de GR cuántica aparentemente de la manera más simple: eso es simplemente tomar GR y “cuantizarlo”: como es habitual en la cuantización, esto implica promover los objetos clásicos que el La teoría describe (aquí, la métrica del espacio-tiempo) a los operadores de mecánica cuántica.

Una forma natural de hacer esto es tomar la métrica de espacio-tiempo y establecerla igual a algún valor de fondo , más una fluctuación . Es una cosa perfectamente sensata, pero tiene un precio: mientras que GR no depende del fondo del espacio-tiempo (de hecho, determina el fondo), este enfoque trata un fondo particular como especial. De todos modos, si le haces esto a GR, las ecuaciones de campo de Einstein se reducen a la dinámica de esta fluctuación en este fondo fijo. Ahora lo que tenemos aquí parece una teoría de campo clásica “ordinaria”. Sabemos cuantificar tales teorías; ¡Aquí es de donde obtenemos la teoría del campo cuántico !

Así que ahora sigamos adelante y (desnudos conmigo) “cuantifiquemos” esta teoría relanzada de GR y veamos cómo es la teoría de campo cuántico resultante. Esto es lo que llamaré “GR cuántico”, y podríamos pensar ingenuamente que esto es lo que es la gravedad cuántica (es decir, la unificación de GR y QM).

Ahora en QFT ordinarios, los campos cuánticos tienen cuantos individuales que son partículas mecánicas cuánticas. De manera similar en el GR cuántico, el campo de fluctuación tiene cuantos que no tienen masa (y son lo que llamamos “spin-2”). Estos estados de partículas en GR cuántico son exactamente los gravitones.

Entonces, ¿es eso para unificar GR y QM? Bueno (como habrás adivinado) no, porque el GR cuántico no funciona en todas las escalas. Si asumimos que esta teoría funciona en todas las escalas de energía, ¡ nos encontramos con un gran problema! Lo que sucede es que esta teoría cuántica de campos es lo que llamamos no renormalizable. La consecuencia de esto es aproximadamente que necesitamos especificar un número infinito de parámetros, a mano para que la teoría haga predicciones. Esto significa que la teoría no tiene poder predictivo si insistimos en que funciona en todas las escalas de energía. Pero, uno podría decir, no necesitamos insistir en que el GR cuántico funcione en todas las escalas, y eso está perfectamente bien; Lo que concluimos es que la GR cuántica describe la gravedad cuántica solo a energías suficientemente bajas. Lo que significa “suficientemente” aquí no se conoce actualmente, porque todavía no tenemos una teoría completamente consistente de la gravedad cuántica .

En resumen, sí, los gravitones aparecen en la descripción de baja energía de la gravedad cuántica, pero actualmente no podemos decir que son fundamentales para la gravedad cuántica, porque la descripción de los gravitones simplemente no funciona en todas las escalas de energía. En realidad, comprender cómo unificar GR y QFT es evidentemente mucho, mucho más complicado que solo tratar de entender el gravitón.

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