Dentro de QFT hay una ‘partícula’. ¿Se considera mejor como una entidad que distorsiona el continuo espacio-tiempo o como una distorsión del continuo espacio-tiempo?

Esa es una pregunta fundamental y delicada. Primero que nada: no lo sabemos. No tenemos ninguna teoría que pueda describir esto con precisión.

QFT – teoría del campo cuántico – es una versión relativista de la mecánica cuántica que tiene lugar en el espacio-tiempo plano de Minkowski. En esta teoría no hay interacción entre la geometría del espacio-tiempo y la materia que vive en el espacio-tiempo. El espacio-tiempo se supone plano desde el principio. De hecho, es la presencia del grupo Poincare (grupo de simetrías del espacio-tiempo plano) lo que hace posible el QFT estándar. QFT depende en gran medida de la homogeneidad e isotropía del espacio-tiempo y de las simetrías implicadas por la geometría plana (traducción del espacio-tiempo -> conservación del momento 4, transformaciones de Lorentz -> conservación del momento angular). En QFT, no hay distorsiones del espacio-tiempo, el espacio-tiempo es plano.

Luego tenemos QFT en espacio-tiempo curvo. Es decir, podemos formular la teoría del campo cuántico en el espacio-tiempo que se rige por las ecuaciones clásicas de Einstein que definen la geometría subyacente. Con la geometría dada, podemos analizar los campos cuánticos que viven en este espacio-tiempo. Esta es una teoría muy rica y sorprendente, que conduce a efectos extraños como la radiación de Hawking (o incluso Unruh).

Pero de acuerdo con la teoría de Einstein, el asunto debería tener cierta reacción en la geometría misma. La presencia de los campos afecta la geometría, la geometría afecta la dinámica de los campos. No puedes desenredar estas dos cosas: tienes que resolver las ecuaciones de Einstein con la materia y las ecuaciones para la materia simultáneamente, una no tiene sentido sin la otra. Esa es la profunda conferencia fundamental dada por la relatividad general.

Pero en relación con QFT, hay un problema muy difícil. QFT, que es una teoría cuántica, describe los campos físicos reales (excepto la gravedad), mientras que las ecuaciones de Einstein son clásicas, sin efectos cuánticos. Si creemos que la materia determina la geometría, y la materia es cuántica, también la geometría debe ser cuántica. Por lo tanto, esperamos que en una teoría de la gravedad cuántica por descubrir, tengamos una descripción consistente de la materia cuántica que produzca geometría cuántica. Todavía no tenemos esa teoría.

Algunos físicos dicen que no hay “partículas”. En cambio, todas las cosas están hechas de campos. Todo. Luz, planetas, soles, asteroides, etc.

Piensa en un imán. Crea un campo magnético. Invisible. No puedes sentirlo sin un imán.