La teoría de la supergravedad es la gravedad de Einstein extendida con supersimetría, lo que significa que tiene al menos una partícula spin-3/2 además de una partícula spin 2, haciendo una colección de campos que juntos tienen una fuerza de gravedad de largo alcance con un supercompañero, de modo que los cálculos perturbativos se comportan mejor que solo la gravedad Einstein spin-2 por sí misma.
Estas teorías se desarrollaron como una consecuencia de la teoría de las supercuerdas, fueron descubiertas por Joel Scherk y muchos grandes colaboradores en la década de 1970, y Scherk comenzó tomando el límite de baja energía de las supercuerdas proyectadas por la OSG. En ese momento, las cuerdas estaban políticamente fuera, y la supergravedad sirvió como una casa intermedia para que los físicos se sintieran cómodos con algunas de las ideas de la teoría de cuerdas, antes de que toda la teoría fuera entendida y digerida.
Fueron reemplazados por la teoría de cuerdas, porque la supergravedad es fundamentalmente tan incompatible con la mecánica cuántica como la gravedad de Einstein habitual, excepto por su mejor comportamiento a distancias cortas en la teoría de perturbaciones. El mejor comportamiento es en la teoría de Supergravedad N = 8 (con ocho gravitones y una tonelada de campos vectoriales y escalares). Esta teoría probablemente se renormaliza completamente perturbativamente, se sospechaba a principios de los años 80 y ahora está respaldada por pruebas muy sólidas, debido a los cálculos de alto orden de bucle iniciados por Lance Dixon y sus colaboradores.
Pero incluso si toda la teoría es completamente perturbativamente renormalizable, todavía no es buena como teoría fundamental de la gravedad cuántica. Las teorías de la supergravedad son teorías de campo locales, por lo que todavía sufren la paradoja de Hawking ‘t Hooft: la entropía de un agujero negro es infinita. Hay infinitos modos congelados de baja energía justo en el horizonte que hacen una contribución divergente a la entropía de un agujero negro. Esto convierte a cualquier agujero negro en un sumidero de entropía infinita, las cosas que salen se desconectan de las cosas que caen, y las cosas que salen son entonces un estado completamente aleatorio completamente termal mezclado, incluso si el agujero negro se formó coherentemente a partir de partículas cuánticas en estado puro . Esto significa que el agujero negro viola la unitaria cuántica, y la teoría es fundamentalmente enferma. Hawking descubrió y enfatizó esta paradoja, lo que condujo a un enorme progreso en la física.
No se forma un agujero negro en las perturbaciones teóricas de campo, por lo que la renormalización de la teoría de la perturbación no significa que resuelva los problemas de los agujeros negros. Para hacer un agujero negro, debe dispersarse a altas energías, donde la teoría de la perturbación involucra infinitas partículas que forman un fondo aproximado, y para hacer el agujero negro, debe lidiar con las resonancias a escala de Planck, no solo partículas de masa cero.
La teoría de cuerdas es una teoría de las resonancias de la escala de Planck, no solo de las partículas de baja energía, y resuelve este problema (y muchos otros) por completo, y también muestra por qué la supergravedad se comportó tan bien para empezar. Una vez que comprenda la teoría de cuerdas, la supergravedad se incorpora naturalmente como una aproximación de baja energía.
El trabajo de principios de la década de 1980 sobre la teoría de cuerdas es todo un trabajo de supergravedad disfrazado (las supergravidades que la gente usaba para la fenomenología simplemente se eligieron para ser los límites de baja energía de las teorías de cuerdas consistentes, elegir la supergravedad adecuada para usar fue prácticamente lo único que se agregó a la teoría de cuerdas a la física fenomenológica en el período 1984-85).
En la era moderna, pasada 1995, la teoría M se formuló primero usando la supergravedad de baja energía (la supergravedad de 11 dimensiones descubierta en 1978 por Cremmer, Julia y Scherk), y se extendió a una teoría de la gravedad completa del tipo de cuerda en la teoría de la matriz y la correspondencia AdS / CFT, que eran propiamente no locales y asintóticas, como siempre es la teoría de cuerdas.
La supergravedad sigue siendo tan importante para la teoría de cuerdas como la aproximación WKB en mecánica cuántica, es una primera aproximación simplificada que le brinda muchos de los efectos pronosticados sin requerir nuevas herramientas matemáticas complicadas.
