El gravitón, la hipotética partícula de la gravedad, es muy elusivo, pero podría ser el secreto para una «teoría del todo».

El gravitón explicaría un lado cuántico de la gravedad, a escala microscópica. La gravedad es la única fuerza que afecta todas las partículas con masa y energía, así que su partícula elemental demostraría una armonía con las otras tres fuerzas de la naturaleza. En Física cuántica toda fuerza fundamental de la naturaleza es transmitida por su propia partícula, el gravitón sería la partícula de la fuerza gravitacional, pero ha sido imposible detectarla.

La Física cuántica dice que todo está hecho de cuantos o quanta, paquetes de energía que se comportan como ondas y partículas al mismo tiempo. El gravitón sería el cuanto/quantum de la gravedad. No obstante, el obstáculo para descubrirlo es la débil fuerza de la gravedad a nivel atómico, el gravitón tendría un efecto inobservable en la materia.

Funciones de onda de la partícula del electrón en un átomo de hidrógeno
Funciones de onda de la partícula del electrón en un átomo de hidrógeno (Public domain).

El gravitón y las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza

A pequeña escala (cuántica) existen tres fuerzas fundamentales: el electromagnetismo, la fuerza nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte. El electromagnetismo es transmitido por fotones, la fuerza nuclear débil es transmitida por bosones Z y W, y la fuerte por los gluones.

La cuarta fuerza de la naturaleza es la gravedad, cuyo efecto se puede observar con nuestros cuerpos humanos sobre la Tierra y con la formación de los planetas esféricos: se observa a gran escala. El gravitón sería su partícula, difícil de detectar debido a que la gravedad es más débil que las otras fuerzas fundamentales y solamente se impone en objetos ya muy masivos (como planetas). Un ejemplo fácilmente verificable es la de un imán atrayendo un clavo: el imán le gana a la atracción gravitacional de la Tierra.

Imagen referencial (gravitones, curvatura del espacio-tiempo)
Imagen referencial (gravitones, curvatura del espacio-tiempo). Crédito: Wikia.com.

El punto decisivo sería donde encaje la gravedad observada en cuerpos grandes con las partículas elementales (subatómicas). Esto ya se denomina gravedad cuántica y se puede ubicar en las singularidades de los agujeros negros, donde nada escapa.

Se ha descubierto que las ondas gravitacionales viajan a la velocidad de la luz y se piensa que estas ondas podrían estar hechas de gravitones. Estas partículas se moverían a esa misma velocidad y por eso tendrían una masa cero. Observando las expansiones de estas ondas se podrían detectar las elusivas partículas, aunque no se ha logrado.

Ilustración de cuerpos celestes y ondas gravitacionales
Ilustración de cuerpos celestes y ondas gravitacionales. Crédito: NASA

Otra forma de detectar estas partículas sería en la radiación de fondo de microondas presente en el universo. Cuantos como el gravitón oscilan como ondas y se podrían detectar más expandidas en esa radiación de fondo.

La detección del gravitón sería crucial para unir las cuatro fuerzas fundamentales, ya que se podría describir la gravedad en términos cuánticos, a escala subatómica, igual que las otras. La teoría de las cuerdas habla de ello y ha sido importante para esa unión de las fuerzas, aunque es más compleja e incluye dimensiones extra.

Referencias: ElEspectador / ScientificAmerican / FermilabToday.

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