El satélite Planck podrá determinar si los gravitones tienen masa en reposo no nula

Dibujo20090715_graviton_cartoon_(C)_animaginatorEl gravitón es la partícula elemental responsable de la fuerza de la gravedad. Todavía no ha sido descubierto experimentalmente. Teóricamente debería tener masa en reposo nula. ¿Qué límites para la masa del gravitón ofrece el fondo cósmico de microondas? Sergei Dubovsky de la Universidad de Stanford, EEUU, y sus colaboradores han mostrado que su masa debe ser m\lesssim 10^{-30}~\mbox{eV}\approx(10\mbox{ Mpc})^{-1} (Mpc es megapársec). Más aún, un gravitón con una masa en el rango (10\mbox{Mpc})^{-1} \,\mbox{ a }\, (10\mbox{ kpc})^{-1} conduce a modificaciones en la polarización del fondo cósmico de microondas al alcance de los instrumentos del satélite Planck (ya en órbita). El artículo técnico es Sergei Dubovsky, Raphael Flauger, Alexei Starobinsky, Igor Tkachev, “Signatures of a Graviton Mass in the Cosmic Microwave Background,” ArXiv, Submitted on 9 Jul 2009.

Las propiedades físicas del gravitón dependen de la teoría cuántica de la gravedad correcta, todavía no conocida. Aún así, para campos gravitatorios débiles, podemos suponer que la aproximación cuasiclásica nos da una idea correcta sobre sus propiedades, como nos recuerda magistralmente Carlo Rovelli, “Notes for a brief history of quantum gravity,” ArXiv, Submitted on 16 Jun 2000. En 1971, t’Hooft y Veltman decidieron aplicar las nuevas técnicas de renormalización (dimensional) que habían desarrollado a la teoría cuántica de la gravedad. Como ejercicio de calentamiento decidieron aplicarlas a un campo de Yang-Mills, mostrando que éste último es renormalizable (lo que les llevó a ganar el Premio Nobel de Física en 1999), pero la gravedad cuántica no lo es. Posteriormente, van Dam y Veltman estudiaron la posibilidad de que el gravitón fuera masivo (independientemente también lo hizo Zakharov). Si el gravitón es de masa en reposo nula, su polarización sólo tiene dos posibles valores (como en el fotón). Sin embargo, un gravitón masivo tiene grados de libertad adicionales en la polarización y ciertas partículas “fantasmas” (ghosts)cuya confrontación con los datos experimentales requiere cierto ajuste fino, lo que produce ciertas dificultades. Aún así, sólo el experimento tiene la última palabra. ¿Cuál será la última palabra del satélite Planck? Sólo el tiempo lo dirá.

6 pensamientos en “El satélite Planck podrá determinar si los gravitones tienen masa en reposo no nula

  1. Mi conocimiento sobre los gravitones no llega a lo divulgativo. A los gravitones se les supone los portadores de la fuerza entre dos masas. Si estos se definieran masicos, ¿cuales serian entonces los portadores de las fuerzas que resultan de su masa, tendrian masa a su vez estas nuevas particulas? Como propuesta conceptual es cuestionable, incluso para encajar alguna medicion.

    Tal como lo veo, una carga electrica crea un campo electromagnetico siendo sus componentes fotones que no tienen carga, en analogia con la gravedad las masas crean campos compuestos de gravitones cuyos componentes ortogonales son gravedad y gravitomagnetismo, sin masa.

    A otro orden de cosas, ¿Como se encaja el graviton en el principio de equivalencia de la RG? en el ascensor imaginario uno detectaria gravitones mientras que en el acelerado no.

    • Iñigo, cuidado. Los gravitones gravitan. La energía y la masa gravitan y los gravitones como transmisores de un campo de gravedad, gravitan. La fuerte no linealidad que implica este hecho es una de las dificultades subyacentes a toda teoría cuántica de la gravedad.

      Los fotones no tienen carga eléctrica, luego el campo electrodinámico cuántico es lineal. Los gluones, responsables de la fuerza fuerte entre quarks, tienen “carga de color”, pero se diferencian de los gravitones en que la no linealidad en la cromodinámica cuántica es cuadrática. En gravedad, la no linealidad tiene todos los órdenes en una serie de potencias. Hay vértices en diagramas de Feynman con 2, 3, 4, … número de gravitones.

      El principio de equivalencia y el gravitón están íntimamente relacionados. En cualquier sistema de referencia no inercial (acelerado) aparecen gravitones y efectos cuánticos como la radiación de Hawking. Obviamente, nadie los ha observado. Es sólo teoría. No hay evidencia experimental de la gravedad cuántica ni del gravitón.

  2. Cuidado, que viene el coco.

    Aunque matematicamente bien definidos e incluso experimentalmente satisfactorios mediante alguna tecnica renormalizadora y cientificamente validos, la recursividad en esos campos no lineales son conceptualmente cuestionables, una apreciacion subjetiva claro. A priori no existe ningun problema en definir particulas no recursivas, que pueden ser cientificamente validos, con la ventaja de que siendo conceptualmente mas satisfactorios la facilidad con la que pueden utilizarse para formular nuevas hipotesis e hilar consecuencias es mayor.

    El principio de equivalencia podria preservarse con ese supuesto que has presentado, pero ¿Como se encaja la existencia de particulas infinitamente recursivas con los modelos que contemplan limites de entropia para volumenes?

    • Iñigo, ese es el problema que no saben resolver los físicos especialistas en gravedad cuántica. La opinión más esgrimida es que se requieren técnicas no perturbativas. La “recursividad infinita,” como le llamas, el hecho de que la no linealidad sea una serie de potencias con un número infinito de términos, sugiere que quizás dicha serie de potencias sea “sumable” con algún “truco” (no es sumable directamente ya que la teoría no es renormalizable). ¿Cuál? Los teóricos de cuerdas dicen que el truco es substituir los gravitones puntuales por cuerdas introduciendo dimensiones adicionales compactificadas (pero no lo han demostrado rigurosamente todavía). Hay otros trucos… ¿Entropía en volúmenes/áreas de espaciotiempo? Sin una gravedad cuántica correcta no podemos calcularla, es solo un concepto fenomenológico (recuerda la diferencia entre termodinámica y mecánica estadística). Los teóricos de cuerdas, en ejemplos muy sencillitos, han sido capaces de calcularla, pero los ejemplos “realistas” todavía se les escapan de las manos.

  3. la teoria de la equvalencia masa energía de einstein dice que la masa conlleva a cierta cantidad de energia asi este en reposo..!! que quiere decir esto , que los gravitones solo se encuentran bordenado o rodenado masas grandes como el sol o los planetas ..puede ser que los gravitones sean un tipo de energia desprendida por los planetas y estrellas debido a sus nucleos de hierro y materia completa ,yo no creo que los gravitones tengan masa sino que son un tipo de particula energetica o puede estar formadas de electrones libres q a su vez generan campo electromagneticos gigantes,, puede ser que entre estas están los electrones en sus diferentes tamaños y potencialidad magnética.
    Se debe de exponer aquí que casi todos los electrones tiene a su vez satélites girando a su alrededor los cuales también pueden considerarse como partículas eléctricas.
    Además de las eléctricas existen multitud de grandes partículas que por su tamaño tiene la capacidad de crear importantes campos magnéticos.
    Ahora bien, estamos hablando de partículas libres dentro de los sistemas gravitatorios. Pero si por cualquier evento un sistema gravitatorio es destruido todos estas partículas pueden liberarse y dividirse si son partículas asociadas ( por ejemplo electrón y sus satélites ). Así mismo si en dicho acontecimiento el núcleo del sistema es también destruido, de éste pueden salir múltiples trozos nucleares cada uno de ellos con su propia capacidad magnética según su tamaño..

  4. el gravlton contine dos tipos de masa una a nivel subatomico i otra a nivel subluminica cullo nucleo es energia de coesion todo esta en el elemeto 115

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