Gravitón para niños
Datos para niños Gravitón g, G |
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|---|---|---|
| Clasificación | Partícula elemental | |
| Familia | Bosón | |
| Grupo | Bosón de gauge | |
| Interacción | Gravedad | |
| Estado | Hipotético | |
| Teorizada | década de 1930 Suele atribuirse a Dmitri Ivanovich Blokhintsev y FM Gal'perinen 1934 |
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| Masa | 1,6 × 10−69 kg | |
| Vida media | Estable (supuesto) | |
| Carga eléctrica | n/a | |
| Espín | 2 | |
| Estados de espín | 2 | |
El gravitón es una partícula elemental que los científicos creen que podría existir. Sería la encargada de transmitir la fuerza de gravedad en la mayoría de los modelos que intentan explicar cómo funciona la gravedad a nivel cuántico.
Esta partícula fue propuesta por primera vez en la década de 1930. Los científicos ya sabían que la luz se transmite por fotones y que otras fuerzas tienen sus propias partículas. Sin embargo, la gravedad era un misterio. No encajaba bien con las otras teorías de la física. Para resolver esto, se pensó en el gravitón como la partícula que lleva la gravedad.
Se cree que el gravitón es un tipo de bosón con una propiedad llamada "espín" de valor 2. Se espera que no tenga masa, o que su masa sea extremadamente pequeña, casi cero. Esto es porque la fuerza de gravedad actúa a distancias muy grandes y parece viajar a la velocidad de la luz. Si el gravitón existiera y tuviera estas características, sería la partícula que explica la gravedad.
Contenido
¿Qué es el gravitón y por qué es importante?
La idea principal es que la fuerza de gravedad se transmite por una partícula que aún no se ha descubierto, llamada gravitón. Las otras tres fuerzas fundamentales de la naturaleza ya tienen sus partículas:
- El electromagnetismo (la fuerza que atrae los imanes o hace funcionar la electricidad) es transmitido por el fotón.
- La interacción fuerte (que mantiene unidos los núcleos de los átomos) es transmitida por el gluón.
- La interacción débil (que causa algunos tipos de desintegración nuclear) es transmitida por los bosones W y Z.
Todas estas fuerzas se explican muy bien con el Modelo Estándar de la física de partículas. Si el gravitón existe, una teoría exitosa sobre él debería coincidir con la relatividad general de Einstein, que a su vez explica la ley de gravitación de Newton en situaciones cotidianas.
¿Cómo surgió la idea del gravitón?
El nombre "gravitón" fue usado por primera vez en 1934 por los físicos soviéticos Dmitrii Blokhintsev y F. M. Gal'perin. Más tarde, en 1959, Paul Dirac volvió a mencionar el término. Él sugirió que la energía del campo gravitatorio debería venir en "paquetes" o "cuantos", a los que llamó gravitones.
Mucho antes, Pierre-Simon Laplace ya había pensado en una partícula que transmitiera la gravedad, similar a cómo Isaac Newton anticipó los fotones para la luz. Sin embargo, las ideas de Laplace no estaban relacionadas con la mecánica cuántica o la relatividad especial, ya que estas teorías no existían en su época.
Gravitón y la gravedad cuántica
La teoría cuántica de campos dice que las interacciones en la naturaleza ocurren gracias a partículas llamadas bosones gauge. Estas partículas son como "mensajeros" de las fuerzas. Por ejemplo, en la electrodinámica, los fotones son emitidos y absorbidos por partículas con carga eléctrica, creando las fuerzas que conocemos como el electromagnetismo. Las fuerzas débil y fuerte también se entienden de manera similar con sus propios bosones.
Dado el éxito de la teoría cuántica para describir la mayoría de las fuerzas del universo, parece lógico pensar que la gravedad también podría explicarse de esta manera. Se han hecho muchos intentos para incluir al gravitón, que funcionaría de forma parecida al fotón. Sin embargo, hay desafíos matemáticos únicos con la gravedad que han impedido desarrollar una teoría cuántica completa de la gravedad.
A diferencia de los fotones, que solo interactúan con partículas cargadas, se cree que los gravitones podrían interactuar entre sí. Además, la gravedad es creada por cualquier forma de energía (y la masa es una forma de energía, como dice la famosa ecuación de Einstein). Esto es más complejo de describir que la carga eléctrica. Hasta ahora, todos los intentos de crear una teoría cuántica simple de la gravedad han sido muy difíciles.
Detectar un gravitón experimentalmente es un gran desafío. Se cree que estas partículas tendrían muy poca energía, lo que haría su detección extremadamente difícil. La única forma de detectarlos sería buscar cambios en el movimiento o la energía de un cuerpo que no puedan explicarse por la relatividad general, pero la gravedad cuántica debería coincidir en gran medida con esas predicciones.
Gravitón y la teoría de cuerdas
Las teorías de cuerdas, como la teoría M, sugieren que los gravitones son como pequeñas "cuerdas" o "branas" cerradas. Esto podría explicar por qué la fuerza de gravedad parece tan débil. Según estas teorías, los gravitones podrían ejercer su influencia más allá del universo tridimensional en el que vivimos, conectando posibles "universos paralelos".
Energía y longitud de onda del gravitón
Aunque se cree que los gravitones no tienen masa, aún transportarían energía, como otras partículas cuánticas sin masa (fotones o gluones). No se sabe exactamente qué factores determinarían la energía de un solo gravitón.
Si los gravitones tuvieran masa, el estudio de las ondas gravitacionales podría darnos una idea de su límite superior de masa. Las observaciones de ondas gravitacionales han establecido un límite muy pequeño para la masa del gravitón. Esto significa que, si tiene masa, es increíblemente pequeña.
¿Se ha observado el gravitón?
Detectar gravitones individuales es casi imposible con la tecnología actual. La razón es que interactúan muy, muy poco con la materia. Por ejemplo, un detector del tamaño de Júpiter cerca de una estrella de neutrones solo podría detectar un gravitón cada 10 años, incluso en las mejores condiciones. Sería muy difícil distinguirlos de otras partículas como los neutrinos.
Las colaboraciones LIGO y Virgo han detectado directamente ondas gravitacionales. Aunque estos experimentos no pueden detectar gravitones individuales, sí pueden dar información sobre sus propiedades. Por ejemplo, si se observara que las ondas gravitacionales viajan más lento que la velocidad de la luz, eso podría indicar que el gravitón tiene masa. Las observaciones recientes de ondas gravitacionales han puesto un límite muy bajo a la posible masa del gravitón.
Véase también
En inglés: Graviton Facts for Kids
