¿Qué es un gravitón?

Interacción de la fuerza de gravedad. Crédito: Luis María Benítez.

Si has leído algo sobre física, entonces habrás leído muchas palabras que terminan con “ón”; palabras como protón, neutrón, gluón, fotón, bosón, fermión y ón y ón y ón… Una de las palabras con la que puedes haberte encontrado es “gravitón”. Dejemos algo claro: Por el momento, el gravitón es un concepto totalmente teórico que camina al borde del límite entre los dominios de la ciencia seria y la especulación.

El espectacular éxito de la teoría cuántica para describir tres fuerzas –electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil- proporciona un impulso importante para tratar de unirla a la cuarta fuerza: la gravedad (¿Qué es la gravedad?). De la misma forma en que el fotón es conocido por ser la partícula cuántica de la fuerza electromagnética y el gluón es la partícula cuántica de la fuerza nuclear fuerte, el “gravitón” es el nombre dado a una hipotética partícula cuántica de la fuerza gravitatoria.

Sin embargo, una teoría cuántica de la gravedad ha sido esquiva hasta el momento. La teoría de relatividad general de Einstein ha sido la descripción más exitosa de la gravedad, pero cuando se encuentra con el mundo cuántico predice sinsentidos, con infinitos imposibles que surgen de los cálculos. Infinitos como estos son la manera de la naturaleza de decir “vuelve al pizarrón”. Y aunque los físicos teóricos tienen un camino que recorrer para dar con dicho modelo, aún es posible calcular algunas de las propiedades de los gravitones.

Por ejemplo, sabemos que la gravedad tiene un rango –o alcance- infinito y que puede unir galaxias lejanas. Esto significa que el gravitón típico tiene masa cero. Además, el espacio vacío no tiene carga eléctrica, lo que significa que el gravitón, que actuaría a través del espacio vacío, debe ser eléctricamente neutro.

Pensamientos más sofisticados nos dicen cuál debe ser el spin del gravitón en mecánica cuántica. Aunque las partículas del Modelo Estándar que forman la materia tienen spin 1/2 y las partículas del mismo modelo “portadoras” de las fuerzas tienen un spin de 1, los gravitones deben tener un spin de 2. (Esto proviene del hecho de que la gravedad aparece como consecuencia de la distribución de energía y momentum en el universo. En el formalismo de los matemáticos esto se denomina un tensor. Si quieres impresionar en una fiesta, dile a tus amigos que la gravedad se origina debido a un tensor de energía-momentum de rango dos.)

Resulta que este spin es una buena ayuda, dado que puedes probar que cualquier partícula sin masa con spin 2 debe actuar exactamente como se ha predicho que debe comportarse un gravitón. Por lo tanto, si descubrimos una partícula sin masa de spin 2, sabremos que es un gravitón. Este comportamiento con spin 2 también explica el hecho de que la gravedad convencional sólo atrae, a diferencia del electromagnetismo, que atrae y repele.

El hecho de que ya se haya predicho en la teoría de supercuerdas una partícula sin masa y de spin 2 es una de las razones de la popularidad de la teoría durante las últimas décadas. Aunque la complejidad de la teoría ha conducido a una disminución del entusiasmo de la comunidad hacia las supercuerdas en los últimos años, sigue siendo una manera elegante de llevar la gravedad al mundo cuántico. Además, teorías más nuevas que predicen dimensiones espaciales adicionales pueden permitir gravitones de spin 2 masivos.

Los gravitones son una idea teóricamente aceptable, pero no probada. Así que si escuchas a alguien decir que “los gravitones son partículas que generan la fuerza gravitatoria”, ten en mente que es una afirmación razonable, pero no significa que sea universalmente aceptada. Pasará mucho tiempo antes que los gravitones sean considerados parte del panteón subatómico.

Fuente: Fermilab Today

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Felipe Campos

Acerca de Felipe Campos

Ingeniero en Informática. Atraído desde pequeño por la ciencia, y aficionado a la astronomía desde hace algunos años. Autodidacta en esta ciencia que, con el tiempo que dispone, intenta acercar un poco a la gente, ya sea mediante la publicación de artículos o de eventos y actividades astronómicas en Chile. Traductor de ESOcast para el Observatorio Europeo Austral.
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  • El normal

    Si quiero impresionar en una fiesta de personas normales ten por seguro que no diré “que la gravedad se origina debido a un tensor de energía-momentum de rango dos” a menos que no me quiera comer un torrao en esa fiesta xD

  • Pingback: ¿Qué es un gravitón?

  • Ricardo Miró

    Tu nota me parece buena , Felipe, pero por otra parte coincido con lo que dice El Normal. Ningún cientifico serio intenta impresionar a nadie, sino simplemente mostrar sus resultados. Por otra parte, un tipo que usa una jerga técnica en un ambiente fuera de contexto, es un mal educado o un desubicado. Además, mucha gente que va a fiestas y escucha a los Rolling o a Hendrix sabe que un tensor es simplemente una matriz generalizada. Los bichos que en un simposiso científico empiezan a delirar con ridiculeces es tomada por idiota, y tachada de inmediato. Y creo que la teoría de cuerdas ha perdido algo de su atractivo inicial no por su complejidad , sino porque en definitiva no es física, sino un modelo matemático que nadie pudo contrastar con la realidad observable. ¡Dale para adelante, Felipe, y muy bueno tu entusiasmo!.

  • Alejandro Moreno Falero

    Si se sabe que la gravedad es una deformación del espacio tiempo y que la interacción de ondas produce variaciones en el espacio tiempo, pues la gravedad debe ser producto de la interacción energética de las partículas elementales de la materia.
    En mi opinión lo que se debe buscar no es una partícula que produzca gravedad sino cómo se relaciona la energia a distancia de los obejetos grandes en el espacio tiempo.

  • Luis Arturo Campos C.

    al Final reconoceran que El elemento 115(Ununpentiun) era de lo que hablaban!!!

  • julian luque

    Quiero explicarle algunos razonamientos a tener en cuenta.
    Imaginemos un giróscopo o peonza girando, donde uno de sus puntos señale al sol,
    y el punto contrario señale al centro de la tierra, quitemos el sol, y la peonza seguirá
    inmutable con respecto al centro de la tierra, quitemos la tierra y el giróscopo seguirá
    girando en una posición fija en el espacio resistiendo se a presionarse aún quitemos
    todas las galaxias.
    Razonando el espacio tiene un ENTE propio.
    Otro ejemplo,
    A una velocidad constante en el universo sin puto de referencia, dos cohetes que pasasen juntos uno con respecto al otro nunca sabremos cual de los dos se mueve.
    Diferente es ese mismo cohete que empiece a acelerar, entonces sabremos que nos movemos
    y en que dirección con respecto al espacio o vacío.
    EL VACIO CUENTA, Y LO ESPLICO.
    Imaginemos el espacio como un globo de 10 centímetros, tiene una capacidad x
    otro de 20 centímetros la capacidad no es el doble creo es elevada al cubo
    otro de 20 centímetros elevada al cubo del cubo, y así sucesivamente.
    En el espacio sucede lo mismo, pero no en volumen sino en VACIO.
    El vacío no es constante, y es una aceleración hacia mas vacío.
    Si el cohete se aceleraba en un espacio acelerado, crea el efecto de inercia en sentido opuesto
    a la disección donde se acelera en el espacio.
    Si es el espacio el que se acelera al rededor de un cuerpo fijo creará el mismo efecto pero en
    todos sus puntos, pero hacia el centro de cada maza.

    Julián Luque,

    Es solo un razona miento, supongo y espero que sea así, que el espacio vacío va en aumento a razón de la velocidad de la luz. Es el mismo principio que la ley de Pascal, pero al revés.
    Sinceramente pienso que con los principios heredados de los grandes, tenemos argumentos para demostrar la ley de la gravedad.
    http://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=%20pascal%20ley%20de%20las%20presiones&source=web&cd=2&cad=rja&sqi=2&ved=0CD0QFjAB&url=http%3A%2F%2Fhidrostatica.galeon.com%2Fpascal.htm&ei=2KTNUIrZB_OU0QXxr4DYCg&usg=AFQjCNFH0KV1pyLzg0c_eVAdIglbpYqqXA