¿Es posible aprender más sobre la gravedad si nos centramos más en la física de las partículas dentro de un átomo?

Es muy difícil medir la gravedad dentro de un átomo. Las otras fuerzas son demasiado poderosas. La fuerza eléctrica es [matemática] 10 ^ {42} [/ matemática] veces más poderosa que la gravedad. Es un poco difícil explicar cuán grande es esa relación; es casi lo mismo que la relación entre un solo átomo y la tierra entera. Imagine que trata de medir la masa de la Tierra con la precisión de un solo átomo y tendrá una idea de lo difícil que es medir la gravedad a ese nivel.

Los científicos saben muchísimo sobre la física dentro de un átomo, y es objeto de una investigación más intensa. Para todo el trabajo que realizan, básicamente consideran que la gravedad es cero, sin afectar el resultado. Incluso con esa simplificación, las matemáticas siguen siendo absurdamente difíciles, y requieren enormes cantidades de potencia informática para modelar incluso una molécula bastante simple.

Les encantaría saber cómo juega la gravedad: el efecto es pequeño, pero no cero. No cambiaría los efectos en el átomo, pero el hecho de que esté allí significa que necesitan un modelo que lo explique, y no lo tienen. Estas son teorías de la gravedad cuántica, y hay mucho trabajo teórico, pero como la gravedad es tan débil, es casi imposible probarlas. Deben encontrar formas cada vez más sofisticadas y sutiles, impulsadas por modelos sofisticados y sutiles, para responder la pregunta.

Creo que tendría que responder con “técnicamente, sí”. Sin embargo, el modificador “dentro de un átomo” en la pregunta es un poco de arenque rojo. Casi (tal vez todos) los físicos consideran que la gravedad está cuantificada: la reciente detección de ondas gravitacionales por BICEP2 (si se corrobora) podría considerarse como una prueba experimental de este hecho. Nuestra comprensión actual de la mecánica cuántica nos dice que esto significa que la gravedad admite una interpretación de partículas, que se llama gravitón.

Si pudiéramos medir las propiedades del gravitón directamente en algún super-LHC (que implica “centrarse en la física de las partículas”), eso proporcionaría pistas experimentales enormemente emocionantes sobre la naturaleza fundamental de la gravedad y la teoría sucesora de la relatividad general. Sin embargo, es difícil imaginar cómo podríamos hacer esto: el super-LHC requerido sería algo así como colisiones de agujeros negros / agujeros negros alrededor de un acelerador del tamaño de la vía láctea.

La razón por la que es tan difícil es exactamente el punto que hacen Joshua Engel y Niranjan Sridhar, que es la gravedad excepcionalmente débil en comparación con las otras fuerzas a escala atómica. Para hacer que la gravedad sea lo suficientemente importante como para medir, tenemos que aumentar la escala de masa (energía) hasta el punto en que ya no sea así. Se postula que está en la escala de Planck, que es [matemática] 10 ^ {14} [/ matemática] (100 billones) veces más enérgica que las escalas que podemos medir hoy. A estas escalas, cosas como los átomos ya no existen; Es difícil decir qué aspecto tendrá.