Clasificación | Boson |
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Composición | Elemental |
Grupo | Bosón de calibre |
Masa |
0 (teórico) ≤ 6,76 × 10 −23 eV / c 2 (experimental) |
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Carga eléctrica | 0 |
Girar | 2 |
Esperanza de vida | Estable |
Descubrimiento | Hipotético |
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El gravitón es una partícula elemental hipotética que transmite gravedad , predicha en la mayoría de los sistemas de gravedad cuántica . Por tanto, sería el cuanto de la fuerza gravitacional. En el lenguaje cotidiano, podemos decir que los gravitones son los mensajeros de la gravedad o los portadores de la fuerza. Para materializar esta fuerza, podríamos tomar el ejemplo de una honda con la cuerda (gravitón) que sujeta la piedra. Cuanto más hay en un campo gravitacional, más poderoso es este campo.
La palabra gravitón está atestiguada en 1934 : su primera aparición aparece en un artículo de Blokhintsev y Gal'perin.
Los gravitones se han postulado tras el éxito de la representación de interacciones en el marco de la teoría cuántica de campos en otros campos. Por ejemplo, la electrodinámica cuántica explica con mucha precisión todo el electromagnetismo , desde el dominio macroscópico al dominio microscópico, mediante el intercambio de fotones entre partículas dotadas de cargas eléctricas. Por tanto, los fotones intercambiados son responsables de las fuerzas eléctricas y magnéticas.
Dado el amplio éxito de la mecánica cuántica en la descripción de otras interacciones que representan fuerzas fundamentales en el universo , parecía natural que los mismos métodos pudieran funcionar para la descripción de la gravedad.
Para cumplir con las características de la interacción gravitacional, los gravitones siempre deben conducir a una interacción atractiva, tener un rango infinito y ser de un número ilimitado. Cuanticamente, esto significa que es un bosón de masa cero, de spin igual a 2 y de helicidad igual a ± 2. Lo que implica que son luxones , partículas que se mueven a la velocidad de la luz . El espín del gravitón no es medio entero porque, de ser así, no habría interferencia entre las amplitudes correspondientes a un intercambio o a la ausencia de intercambio de un gravitón. El gravitón no es de espín unitario (1) ni de espín impar (1, 3, 5, etc. ) porque, de ser así, la gravitación sería repulsiva. No es de spin cero (0), porque, si lo fuera, la gravedad no se acoplaría a los fotones. El giro 2 del gravitón también está relacionado con el carácter cuadrupolar de las ondas gravitacionales .
Los teóricos creen que la gravedad y la mecánica cuántica deben converger o fusionarse a un tamaño de escala de 10 -35 m , para observar la ruptura de simetría de Lorentz , pero los mejores instrumentos actuales no informan por debajo de 10-19 m .
Según algunas extensiones de la teoría de Einstein, el gravitón podría tener una masa distinta de cero. Se ha demostrado experimentalmente, por dos métodos diferentes, que esta posible masa es menor que 7 × 10 −23 eV / c 2 , es decir, 10 28 veces menor que la masa del electrón .
En el contexto de la relatividad general (no cuántica), la interacción gravitacional no tiene una representación vectorial, como las otras tres fuerzas . De hecho, luego se fusiona con la membrana del espacio-tiempo : en el paradigma de la relatividad general, las masas ya no se atraen: simplemente siguen las geodésicas de un espacio-tiempo ordenado por el tensor de energía-impulso distribuido en el universo. En este contexto, no hay necesidad de que una partícula transmita gravedad, ya que esto es inherente a la propia 'forma' del universo, o más exactamente a sus deformaciones locales. Esto justifica que, en un lugar preciso del espacio, cuerpos de masas diferentes seguirán estrictamente la misma trayectoria (en ausencia de la intervención de fuerzas externas : electromagnéticas, por ejemplo, o choques).
A pesar de muchos intentos, el gravitón no se ha observado, ni siquiera teóricamente bien definido. Hasta la fecha, todos los intentos de crear una teoría simple de la gravedad cuántica han fracasado. La búsqueda del bosón de Higgs (o bosón BEH del nombre de sus descubridores: Brout, Englert y Higgs), otro bosón previsto como base de la masa de cualquier fermión - mientras que el gravitón constituiría el vector de la fuerza gravitacional - enfocada al comienzo del XXI ° siglo, los esfuerzos de la comunidad profesional en la investigación fundamental . El bosón de Higgs fue descubierto en el CERN , el anuncio se hizo el4 de julio de 2012.
Se debate la existencia misma del gravitón como partícula: el gravitón podría ser sólo un "intermediario computacional práctico" y una " pseudopartícula " .
Una dificultad fundamental para su demostración radica en que las masas son todas positivas, que los efectos se sienten a una distancia infinita y sin un efecto de pantalla firme: la interacción de un hipotético gravitón con un aparato destinado a resaltarlo corre el riesgo de ahogarse. en un enorme y universal ruido de fondo. La única forma de detectar este bosón sería buscar eventos donde el movimiento o la energía de un objeto de prueba cambia de manera diferente a lo que establece la relatividad general , pero uno de los principios básicos de la gravedad cuántica es que durante 1 tiempo se permite encontrar todo el conocimiento experimental consistente con la relatividad general .
En la teoría de cuerdas y la cosmología branar , el gravitón tiene un lugar importante. Como esto es generado por un cordón cerrado , no puede quedar atrapado en una D-brana . Esto implica que a través de la fuerza gravitacional , sería posible la demostración de la existencia de otras D-branas.
El gravitón también está asociado a ondas gravitacionales , como las que han sido detectadas por el interferómetro VIRGO , o bien de mayor longitud de onda, cuya detección es la finalidad del proyecto espacial LISA de la ESA .
El gravitón no debe confundirse con el bosón de Higgs : el primero fue postulado por la teoría cuántica de Bluck para explicar la propagación espacial de la gravedad, mientras que el segundo aparece en el Modelo Estándar (que se basa en particular en la teoría cuántica, pero también en especial relatividad) para explicar por qué algunas partículas tienen masa y otras no.
El gravitón se menciona y se usa repetidamente en la obra de ficción de Star Trek .
La partícula se utiliza a menudo para la gravedad artificial a bordo de los barcos de la Federación gracias a "placas de gravedad" que difunden los gravitones de forma homogénea. El deflector de navegación , un dispositivo esencial de una embarcación que empuja cualquier partícula hacia adelante, emite gravitones cuando puede ser necesario usarlos.
"Graviton Technology" es una tecnología necesaria para poder producir Death Stars (EDLM / RIP) en el juego de navegador web Ogame.
Encontramos emisores de gravitones, armas devastadoras, en el manga Blame! y Caballeros de Sidonia del autor Tsutomu Nihei.