El gravitón, esa misteriosa partícula

"¿Has visto el gravitón?"
"Aún no, pero no debe estar muy lejos"

    En esta entrada, a petición de Vicente Gallardo, hablaremos sobre uno de los problemas aún sin resolver de la Física actual: el gravitón. El gravitón es una partícula hipotética que introduciría la gravedad en la Mecánica Cuántica, lo que provoca que muchos físicos busquen desesperadamente esta partícula.

    El gravitón sería un bosón (es decir, una partícula que transporta una fuerza; en este caso, transportaría la gravedad) de masa nula y espín 2. Además, esta partícula se desplazaría a la velocidad de la luz, reafirmando a la Relatividad, que dice que la gravedad actúa a la misma velocidad que la luz. El mayor problema del gravitón es que transporta una energía muy pequeña, pues la gravedad es la más débil de las cuatro fuerzas fundamentales. Veamos un ejemplo.

    Mientras lee esto, usted nota varios tipos de "fuerza electromagnética": la luz de la pantalla, la luz de la bombilla que tiene encendida, el calor de la calefacción... En cambio, usted solo nota una "fuerza gravitatoria": la de la Tierra. Es verdad que otros objetos están ejerciendo su fuerza gravitatoria sobre usted, pero esa fuerza es tan débil que ni siquiera se percata de ella.

    Por esta razón, el gravitón debe tener una energía muy pequeña, cosa que complica su búsqueda. Además, surge otro problema. Como vimos en la entrada sobre la Relatividad, la gravedad deforma el espacio-tiempo. Por lo tanto, el gravitón no sólo se desplaza por el espacio-tiempo a la velocidad de la luz, sino que a su paso deforma el propio tejido espaciotemporal. Lo que hace a esta partícula más rara aún. 

    La existencia de esta partícula resolvería un gran problema en la Mecánica Cuántica. En esta teoría, no se ha podido introducir la gravedad debido a que aparecen infinitos en las ecuaciones. Lo que resulta una cosa imposible, pues no pueden aparecer infinitos en el Universo.

El modelo estándar de las partículas, incluyendo el gravitón

    Para resolver este problema, se han propuesto varias teorías. Personalmente yo soy partidario de la Teoría de Cuerdas. Esta teoría predice en sus ecuaciones de una forma natural una partícula de espín 2 y masa nula, a la que los físicos reconocen como el gravitón. La inclusión de la gravedad en esta teoría no da lugar a infinitos, lo que representa un gran punto a favor de esta teoría. 

    En esta teoría, las partículas no son simples puntos, sino que son cuerdas unidimensionales. Este simple cambio permite introducir la gravedad en la Mecánica Cuántica, además de contemplar la posibilidad de la existencia de dimensiones adicionales, que serían necesarias para unificar las cuatro fuerzas. Esta teoría ya ha cosechado varios éxitos tanto en Matemáticas como en Física, siendo una teoría que aún tiene muchos misterios por desentrañar.

   Uno de los mayores aciertos de esta teoría, como he comentado antes, es poder introducir satisfactoriamente la gravedad sin llegar a los infinitos. Además, a bajas energías (es decir, a energías más cotidianas y habituales para nosotros), esta teoría deviene en la Relatividad de Einstein. Por lo tanto, me declaro partidario de la existencia del gravitón, tal como es explicado por la Teoría de Cuerdas; es decir: una cuerda cerrada que se intercambiaría formando la fuerza de la gravedad.