Joshua Engel es correcto. El modelo estándar no tiene en cuenta la gravedad, al menos, tal como existe hoy.
Esto refleja el hecho de que la Relatividad General (GR) y el Modelo Estándar (SM) tienen orígenes históricos muy diferentes.
GR se desarrolló como una teoría clásica , en oposición a una teoría cuántica , para describir la forma del espacio-tiempo y su relación con la materia y la energía. Pero la materia y la energía que entran en las ecuaciones de campo de Einstein para la gravedad [1] se tratan como fenómenos clásicos ; la energía no se cuantifica, y la materia se trata como un “continuo” a granel sin ninguna estructura interna, es decir, atómica y, por lo tanto, cuántica.
GR también se refiere a escalas de distancia, es decir, distancias astronómicas y cosmológicas, que son mucho más grandes que las tratadas en la teoría cuántica, y sobre las cuales la variación en la intensidad del campo gravitacional y, en consecuencia, la curvatura del espacio-tiempo, podría ser medible y significativa. el espacio-tiempo se trata como ‘Riemannian’. [2] [5]. A pequeña escala, el espacio-tiempo puede parecer plano, pero su curvatura se revelaría a escalas más grandes, es decir, es localmente plano pero no curvado localmente .
El SM, por otro lado, surgió de la teoría cuántica (física atómica, física nuclear y física de partículas) en la que la energía se cuantifica y la materia se trata no como un continuo sino como una estructura interna gobernada por la mecánica cuántica (QM). También se refería principalmente a escalas de distancia que eran diminutas en comparación con las de GR, y sobre las cuales las variaciones en la gravedad y la curvatura del espacio-tiempo desaparecieron efectivamente, por lo que el espacio-tiempo podría tratarse esencialmente como globalmente plano, es decir, ‘Euclidiana’ [3] [5] ] (o, en relatividad especial, ‘Minkowskian’ [4] [5]).
Por la razón anterior, la gravedad está efectivamente ausente del SM tal como está: en lo que respecta al SM, ¡la gravedad simplemente no existe!
Por supuesto, si alguna vez vamos a tener una teoría de campo cuántico (QFT) [6] de la fuerza gravitacional, a la par con las de la fuerza electromagnética (electrodinámica cuántica (QED) [7]) y la fuerte (cromodinámica cuántica ( QCD)) [8] y fuerzas nucleares débiles (teoría del electrodébil [9]), entonces necesitamos extender la familia de partículas del SM para incluir una partícula que transmita la fuerza gravitacional. Específicamente, necesitamos un bosón de calibre sin masa [10] de espín 2. Llamamos a esta partícula hipotética el gravitón [11].
No hay evidencia experimental para el gravitón hasta la fecha. Sin embargo, las extensiones teóricas a la SM, como la teoría de cuerdas (ST) [12] (y su evolución posterior, la teoría M [13]) predicen que el gravitón debe existir. ST es capaz de explicar las características más importantes del SM razonablemente bien (habría sido rechazado como una teoría hace mucho tiempo si no fuera posible), por lo que también exige que exista la fuerza de gravedad, incluso si hubiéramos tenido Nunca he sido consciente de tal fuerza, y que su partícula portadora, el gravitón, también debe existir, es muy alentador. Pero quedará por conciliar una teoría cuántica de la gravedad, utilizando campos y partículas cuánticas, con la teoría clásica de GR, en la que la curvatura espacio-temporal es primordial.
Por supuesto, la distinción entre la teoría cuántica y la teoría de la gravedad clásica bien podría disolverse si descubrimos que el espacio-tiempo en sí mismo no es suave y continuo, como en las teorías clásicas como GR, sino también cuantificado, como teorías como la gravedad cuántica en bucle (LQG) [14 ] hipotetizar. (Es interesante notar que existe el mismo grado de cisma filosófico y conceptual entre ST y LQG que existe entre GR y SM, posiblemente porque LQG se derivó de GR, en lugar de de la teoría cuántica, por lo que podría verse como un teoría semi o pseudo-clásica en cierto sentido. Y LQG es mucho menos exitoso que ST para explicar las propiedades básicas del Modelo Estándar. Dicho esto, incluso descontando LQG, existen argumentos heurísticos plausibles para suponer que el espacio-tiempo se cuantifica en un nivel fundamental, llamado Escala de Planck [15]).
Si esto es cierto, entonces la necesidad de una descripción cuántica de la gravedad en términos de partículas (gravitones) (o sus equivalentes ST) es natural y, en última instancia, inevitable, si realmente queremos comprender la gravedad e incorporarla sin problemas en una expansión SM en el futuro. Y, de hecho, si alguna vez vamos a obtener una Teoría del Todo (TOE) [16], que esperamos produzca una descripción completa de los agujeros negros y el Big Bang, entonces es esencial descubrir un modelo de gravedad teórico de campo cuántico: el extremo Los campos gravitacionales y, en consecuencia, la curvatura extrema del espacio-tiempo, que operan en una escala cuántica , que se manifestarían en tales singularidades [17], solo podrían describirse mediante dicha teoría.
[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Ein …
[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Rie …,
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Euc …
[4] http://en.wikipedia.org/wiki/Min …
[5] http://en.wikipedia.org/wiki/Met …
[6] http://en.wikipedia.org/wiki/Qua …
[7] http://en.wikipedia.org/wiki/Qua …
[8] http://en.wikipedia.org/wiki/Qua …
[9] http://en.wikipedia.org/wiki/Ele …
[10] http://en.wikipedia.org/wiki/Gau …
[11] http://en.wikipedia.org/wiki/Gra …
[12] http://en.wikipedia.org/wiki/Str …
[13] http://en.wikipedia.org/wiki/Mt …
[14] http://en.wikipedia.org/wiki/Loo …
[15] http://en.wikipedia.org/wiki/Pla …
[16] http://en.wikipedia.org/wiki/The …
[17] http://en.wikipedia.org/wiki/Gra …
