GRAVEDAD CUÁNTICA

CONCEPTO QUE PODRÍA UNIR LAS CUATRO FUERZAS FUNDAMENTALES

La gravedad cuántica es un término general para las teorías que intentan unificar la gravedad con las otras fuerzas fundamentales de la física (que ya están unificadas). Por lo general, plantea una entidad teórica, un gravitón, que es una partícula virtual que media la fuerza de la gravedad. Esto es lo que distingue a la gravedad cuántica de otras teorías de campos unificados, aunque, para ser justos, algunas teorías que típicamente se clasifican como gravedad cuántica no requieren necesariamente un gravitón.

¿Qué es un gravitón?

El modelo estándar de la mecánica cuántica (desarrollado entre 1970 y 1973) postula que las otras tres fuerzas fundamentales de la física están mediadas por bosones virtuales. Los fotones median la fuerza electromagnética, los bosones W y Z median la fuerza nuclear débil, y los gluones (como los quarks) median la fuerza nuclear fuerte.

El gravitón, por lo tanto, mediaría la fuerza gravitacional. Si se encuentra, se espera que el gravitón no tenga masa (porque actúa de forma instantánea a grandes distancias) y que tenga spin 2 (porque la gravedad es un campo de tensor de segundo rango).

¿Es probada la gravedad cuántica?

El problema principal al probar experimentalmente cualquier teoría de la gravedad cuántica es que los niveles de energía requeridos para observar las conjeturas son inalcanzables en los experimentos de laboratorio actuales.

Incluso teóricamente, la gravedad cuántica se encuentra con serios problemas. La gravitación se explica actualmente a través de la teoría de la relatividad general, que hace suposiciones muy diferentes sobre el universo a escala macroscópica que las hechas por la mecánica cuántica a escala microscópica.

Los intentos de combinarlos generalmente se encuentran con el "problema de renormalización", en el que la suma de todas las fuerzas no se anula y da como resultado un valor infinito. En la electrodinámica cuántica, esto sucedía ocasionalmente, pero uno podría renormalizar las matemáticas para eliminar estos problemas. Tal renormalización no funciona en una interpretación cuántica de la gravedad.

Las hipótesis de la gravedad cuántica son generalmente que tal teoría demostrará ser a la vez simple y elegante, por lo que muchos físicos intentan trabajar hacia atrás, la predicción de la teoría de que se sienten podría explicar las simetrías observadas en la física actual y luego ver si esas teorías funcionan .

Algunas teorías de campo unificadas que se clasifican como teorías de la gravedad cuántica incluyen:

Teoría de cuerdas / teoría de supercuerdas / teoría M

Supergravedad

Gravedad cuántica de bucle

Teoría de Twistor

Geometría no conmutativa

Gravedad cuántica euclidiana

Ecuación de Wheeler-deWitt

Por supuesto, es completamente posible que si la gravedad cuántica existe, no será ni simple ni elegante, en cuyo caso estos intentos se están abordando con suposiciones erróneas y, probablemente, serían inexactos. Solo el tiempo y la experimentación contarán con certeza.

También es posible, como predicen algunas de las teorías anteriores, que una comprensión de la gravedad cuántica no solo consolidará las teorías, sino que introducirá una comprensión fundamentalmente nueva del espacio y el tiempo.

Dra. Anayatzin S. Mendoza

Fuente: INSTITUTO DE CIENCIAS NUCLEARES UNAM MEXICO