Cuando decimos que la gravedad es mucho más débil que las otras fuerzas, queremos decir que su constante de acoplamiento es mucho más pequeña que las constantes de acoplamiento de otras fuerzas. Piense en la constante de acoplamiento como un parámetro que dice cuánta energía habrá en cada “unidad de material en interacción”. Esta es una definición muy aproximada, pero servirá a nuestro propósito.
Si determina las constantes de acoplamiento de todas las fuerzas diferentes, descubrirá que, en orden decreciente, las fuerzas fuertes, electromagnéticas y débiles son mucho, mucho más fuertes que la gravedad.
Necesitas alrededor de 10 ^ 32 veces más “cosas interactuando” para obtener la misma escala de energía con la gravedad si la comparas con la fuerza débil. Además, la diferencia entre fuerzas fuertes, débiles y electromagnéticas entre sí no es tan extrema como la diferencia entre la gravedad y las otras fuerzas.
Esta discrepancia, que la gravedad es un bicho raro, se conoce como el problema de la jerarquía, y ese problema es, en muchos aspectos, el mayor problema no resuelto en física. No sabemos la respuesta, pero no estamos completamente en la oscuridad en esto. Teóricamente, tenemos algunas buenas ideas sobre cuál podría ser la solución. ¿Cuáles son las posibles soluciones razonables para el problema de la jerarquía que estamos listos para explorar?
1. El modelo Randall-Sundrum lo explica. Las otras fuerzas se limitan a la brana que consideramos nuestro universo. La brana está incrustada en un espacio dimensional superior donde algunas de las dimensiones pueden estar compactadas, pero otras pueden ser más grandes o incluso infinitas. Todas las partículas, excepto el gravitón, están unidas a la brana. El espacio dimensional superior se llama bulto. Si la gravedad no se limita a nuestra brana y puede penetrar en el bulto, eso explicaría su debilidad.
2. Grandes dimensiones adicionales . En lugar de deformarse, las dimensiones adicionales podrían ser “grandes”, donde grande solo es grande en relación con las deformadas, que tenían una escala de 10 ^ (- 31) metros.
Las dimensiones adicionales “grandes” serían del tamaño de un milímetro, lo que significaba que las nuevas partículas comenzarían a aparecer alrededor de la escala que el LHC es capaz de sondear. Esta podría ser una posible solución al problema de la jerarquía.
3. Technicolor. es el término para las teorías de física que requieren nuevas interacciones de indicadores, y también que no tienen partículas de Higgs o Higgses inestables / no observables (es decir, compuestos). Si el tecnicolor fuera correcto, también requeriría una nueva serie interesante de partículas observables. Aunque esta podría haber sido una solución plausible en principio, el descubrimiento reciente de lo que parece ser un Higgs fundamental parece invalidar esta posible solución al problema de la jerarquía. La única ruta de escape sería si este Higgs resultara no ser una partícula fundamental, sino más bien una compuesta, compuesta de otras partículas más fundamentales.
4. La supersimetría (SUSY) es una simetría especial que causaría la cancelación de las masas normales de cualquier partícula, que habría sido lo suficientemente grande como para que la gravedad tuviera una fuerza comparable a las otras fuerzas, con un alto grado de precisión.
La simetría también implica que cada partícula en el modelo estándar tiene un compañero de superpartículas, y que hay cinco partículas de Higgs y cinco superpartners de Higgs. Si esta simetría existe, debe romperse, o los supercompañeros tendrían las mismas masas exactas que las partículas normales y, por lo tanto, ya se habrían descubierto. La ausencia de partículas SUSY en todas las energías sería suficiente para invalidar la teoría de cuerdas, ya que la supersimetría es un requisito de las teorías de cuerdas que contienen el modelo estándar de partículas.
Si lo piensas por un momento en términos del principio antrópico débil, la gravedad tiene que ser muy débil, porque es acumulativa. La curvatura de Weyl del espacio-tiempo, que es el tensor métrico que gobierna la propagación de la gravedad en el espacio libre, actúa en todo el múltiple de Einstein, es decir, en todas partes al mismo tiempo. Si la gravedad fuera más fuerte, es bastante improbable que la materia, tal como la entendemos, pueda existir el tiempo suficiente para producir objetos como los humanos capaces de hacer esa pregunta.
Por supuesto, podría haber una solución completamente diferente para el problema de la jerarquía, una que no aparecerá en los experimentos actuales de colisionadores de hadrones, o puede que no haya una solución en absoluto; esta podría ser la forma en que es la naturaleza, y puede que no haya explicación para ello. Pero la ciencia nunca progresará a menos que lo intentemos, y eso es lo que son estas ideas y búsquedas: nuestro intento de hacer avanzar nuestro conocimiento del Universo
Dicho esto, no es realmente una pregunta importante por sí sola. Las preguntas importantes están buscando explicaciones de por qué el universo se comporta de manera tan diferente a diferentes escalas y velocidades.
