¿Qué hace el gravitón?

¿Qué hace el gravitón?

Un gravitón es una partícula hipotética que sería el portador de la fuerza cuántica para la gravedad. Las teorías actuales con evidencia observable pueden predecir la gravedad con precisión para escalas de miles de años luz, para objetos del tamaño de una pelota de golf y objetos masivos como agujeros negros y estrellas de neutrones, por lo que tenemos la mayoría de las cosas cubiertas.

Pero hasta ahora las predicciones de la gravedad no abarcan todas a la pequeña escala de partículas subatómicas.

Los gravitones son un intento de describir la gravedad a la escala más pequeña posible, donde un gravitón sería un solo quanta (unidad discreta más pequeña) de gravedad, análogo al fotón como el portador de fuerza cuántica para el electromagnetismo, o el gluón como el portador de fuerza única para el fuerte / color fuerza nuclear.

Desafortunadamente para los partidarios de las hipótesis del gravitón, el gravitón no se ha observado en experimentos, y la gravedad puede no ser una fuerza, sino una curvatura del espacio-tiempo. De cualquier manera, no tenemos una teoría probada que combine la gravedad de la relatividad general con la mecánica cuántica, aunque muchos físicos están trabajando en ello.

Los científicos del CERN LHC esperan iluminar este problema con colisiones de muy alta energía.

No hay una pizca de evidencia de que el gravitón exista, y, en mi opinión, nunca lo habrá. La noción de esta partícula surgió de un esfuerzo muy concertado y dedicado para unificar la relatividad general y la teoría del campo cuántico, que hasta ahora no ha tenido éxito. De acuerdo, algunas teorías de unificación (teoría de cuerdas, gravedad cuántica de bucles) pueden describirse como hermosas, elegantes y autoconsistentes, pero eso no las hace correctas. Durante las últimas cuatro décadas, gran parte de la física ha estado atrapada en un enigma: prácticamente todas las nuevas teorías presentadas que podrían conducir a avances fundamentales en física requieren experimentos u observaciones “imposibles” para validarlas o falsificarlas. El obstáculo típico es que se necesitaría un acelerador de partículas inimaginablemente poderoso para sondear las pequeñas dimensiones o crear partículas nuevas extremadamente pesadas para ver si la naturaleza está de acuerdo. En el caso del gravitón, es difícil incluso imaginar un experimento en el que puedan detectarse. En pocas palabras, hay muchas partículas que han sido hipotetizadas pero que aún no se han encontrado, surgiendo de las muchas teorías imaginativas soñadas para explicar algún aspecto de la naturaleza, pero teorizar es solo la mitad del proceso. Sin validación en un laboratorio, no serán más que un producto de la imaginación de algunos teóricos. Y después de más de 40 años, la probabilidad de encontrar el gravitón se ve muy delgada.

En la teoría del campo cuántico formulada por Julian Schwinger, el gravitón es un cuanto del campo gravitacional. ¿Qué hace? Por un lado, mantiene la luna en su órbita y la tierra en su órbita. Si puede aceptar que el fotón es un cuanto del campo electromagnético, y un electrón es un cuanto del campo leptónico, entonces no debería tener problemas para aceptar el gravitón como un cuanto del campo gravitacional. En mi libro (ver quantum-field-theory.net) cito a Schwinger de la siguiente manera:

El gravitón es desconocido, todavía, para la ciencia experimental. Sin embargo, lo aceptaremos y sus propiedades conjeturadas como el punto de partida adecuado para la teoría de los fenómenos gravitacionales, así como el fotón con sus atributos inicia la teoría de los fenómenos electromagnéticos. La evidencia de la existencia del gravitón es indirecta, pero impresionante. – J. Schwinger

Si existe, entonces sería el portador de la fuerza gravitacional, en el mismo sentido que el fotón es el portador de la fuerza electromagnética.

No se sabe que existen los gravitones, pero existe una versión teórica del gravitón en varias teorías cuánticas unificadas propuestas, incluida la gravedad, como la teoría de las supercuerdas.

El gravitón es una partícula teórica que aún no se ha detectado. Se cree que transporta la atracción gravitacional de una partícula que tiene masa gravitacional a otra. Se cree que la atracción gravitacional entre objetos se debe al intercambio de gravitones.

Según la Teoría general de la relatividad de Einstein, se podría decir que la emisión de gravitones por una partícula provoca la deformación del espacio-tiempo alrededor de esa partícula, de acuerdo con las ecuaciones de la Relatividad general. Sin embargo, esto implica que los gravitones de alguna manera interactúan con el espacio-tiempo, pero no existe tal mecanismo dentro de GR. Esto, en sí mismo, implica que GR está incompleto.

El gravitón es un bosón gravitacional con masa de reposo cero y giro 2, es un portador de fuerza de campo gravitacional entre masas, al igual que el fotón como portador de la fuerza del campo electromagnético entre cargas.