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El misterioso gravitón y su papel en la física cuántica



La gravedad sigue siendo un enigma para la física teórica, pero parece que únicamente el gravitón, una partícula hipotética no detectada, podría dar solución a esa problemática.


Gravedad, electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte y fuerza nuclear débil. Seguro que esos cuatro términos te suenan: son las fuerzas fundamentales que gobiernan el Universo en el que habitamos. Sin embargo, de todas ellas, probablemente la gravedad es la más familiar para todos nosotros, responsable de mantener nuestros pies en el suelo y los planetas del Sistema Solar en órbita alrededor del Sol.



Podrías pensar que una fuerza tan común y cercana no es ningún misterio, pero te estarías equivocando: la gravedad sigue siendo un enigma para la física teórica y parece que únicamente el gravitón, una partícula hipotética no detectada, podría dar solución a esa problemática.


El eslabón perdido


Definir la gravedad siempre ha sido un gran reto. Desde la primera teoría de Newton hasta la moderna curvatura del espacio-tiempo de Einstein, el concepto ha ido variando mucho a lo largo de la historia. No obstante, muchos físicos afirman que la única solución a esa multi-conceptualidad es aportar una explicación desde un punto de vista cuántico. Así, desde la segunda mitad del siglo XX, una gran parte de la comunidad científica apostó por encontrar una teoría que uniese todas aquellas explicaciones cuánticas del mundo microscópico con la física clásica que explica los comportamientos de “lo más grande”: una teoría del todo.


Sin embargo, la gravedad es el eslabón que compromete esa hipótesis, pues es la única de las cuatro fuerzas elementales que no cuenta con una partícula especializada que la trasporte – la fuerza electromagnética es transportada por fotones y las nuclear débil y fuerte por bosones. Para paliar este gran inconveniente, los científicos han intentado incorporar una de esas partículas para el caso de la gravedad, el gravitón. Pero, hasta el momento, su integración en los modelos matemáticos actuales y su implementación como una partícula análoga al fotón o a los bosones ha sido un completo desastre.


¿Qué es el gravitón?


En caso de existir, se espera que el gravitón sea una partícula sin masa con la capacidad de propagarse a la velocidad de la luz. A todo ello, debe sumarse que también se identificaría como una partícula neutra en cuanto a carga que se acoplaría de una forma extremadamente débil con otras partículas, lo que provocaría que su detección directa sea un desafío monumental. Además, la teoría cuántica de la gravitación requiere que el gravitón se comporte de forma similar al fotón pero al contrario que en el electromagnetismo: aquí los gravitones podrían interactuar con ellos, mientras que los fotones realmente no tienen esa capacidad.


Estos requerimientos tan específicos han provocado que, hasta día de hoy, los intentos de crear una teoría cuántica simple de la gravedad hayan fracasado. No obstante, para resolver este problema, una buena parte de la comunidad científica opta por defender una teoría que pondría fin al dilema y reuniría a toda la física bajo un único concepto: la teoría de cuerdas. Esta postularía que las partículas subatómicas, como electrones y quarks, no serían entidades puntuales, sino cuerdas que vibran en el espacio a diferentes frecuencias. Cada una se distinguiría de la otra por su vibración - los electrones oscilarían a una frecuencia distinta que los fotones o los quarks – y, consecuentemente, una de esas frecuencias de vibración correspondería al gravitón.


Desafíos y preguntas abiertas


A pesar de todo, su existencia sigue siendo una potencial hipótesis que, en caso de ser cierta, podría llegar a ofrecer nuevas perspectivas sobre la naturaleza de la gravedad y sobre su unificación con las otras fuerzas fundamentales. Por ejemplo, desde un punto de vista astrofísico y cosmológico, el estudio del gravitón podría ayudar a comprender fenómenos como las ondas gravitacionales, la materia oscura y la energía oscura, abriendo nuevas vías para explorar el Universo a gran escala.



Además, el gravitón también podría tener aplicaciones tecnológicas potenciales. Aunque su detección sigue siendo un gran desafío, el desarrollo de nuevas tecnologías y métodos experimentales podría abrir la puerta a técnicas innovadoras para estudiar y aprovechar la gravedad a escala cuántica. Este hecho podría llegar a revolucionar campos como la ingeniería espacial o la detección remota, aunque es todo un gran supuesto.


Ahora bien, no hay que olvidar que, a pesar de los avances o las perspectivas prometedoras, aún quedan numerosas preguntas abiertas y grandes desafíos en torno al gravitón. Su naturaleza exacta, su relación con la gravedad cuántica o su papel en la unificación de las fuerzas fundamentales siguen siendo temas activos en la investigación y, al menos por un futuro cercano, parece que lo seguirán siendo.

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