Gravitón

El gravitón es una partícula elemental hipotética de tipo bosónico que sería la transmisora de la interacción gravitatoria en la mayoría de los modelos de gravedad cuántica.

Esta partícula fue teorizada en 1930 por un grupo de científicos, después de varias complicaciones con la creación de una teoría del todo. Se sabía que la luz era un fotón; la carga negativa, un electrón; la masa, un bosón; pero da igual lo que intentasen, la gravedad no conectaba correctamente con las teorías. Para solucionar esto, intentaron asimilarla a una partícula. Aun así, sus matemáticas se desmoronaban. Por esa razón se ideó la teoría de cuerdas, para poder hacer cálculos precisos.

De acuerdo con las propiedades del campo gravitatorio, el gravitón debe ser un bosón de espín par (2 en este caso), ya que está asociado a un campo clásico tensorial de segundo orden. En cuanto a la masa del gravitón las mediciones experimentales dan una cota superior del orden de m_g = 1,6 × 10⁻⁶⁹ kg,^[4]​ aunque podría ser exactamente cero.

La teoría cuántica de campos postula que las interacciones de la naturaleza se producen por la intermediación de bosones gauge o cuantos asociados a los campos que representan dichas interacciones. La interacción de las partículas de materia con esos bosones que representan los campos de fuerza se interpreta en términos de emisión o absorción de estos cuantos. Así la electrodinámica se explica mediante fotones o cuantos del campo electromagnético: los fotones son emitidos y absorbidos continuamente por todas las partículas con carga eléctrica, de forma que las interacciones entre estos fotones producen las fuerzas macroscópicas que nos son familiares, como el electromagnetismo. La interacción débil y la interacción fuerte puede ser igualmente entendidas en términos de bosones W y Z y gluones respectivamente.

Considerando el amplio éxito de la teoría cuántica para describir la mayoría de las fuerzas básicas del universo, parece natural asumir que los mismos métodos servirán para explicar la gravedad. Se han hecho muchos intentos de introducir el hasta ahora invisible gravitón, que funcionaría de un modo análogo al del fotón y los otros bosones de gauge. Sin embargo, existen problemas matemáticos específicos asociados a la forma en que opera la gravedad que no han permitido hasta ahora desarrollar una teoría cuántica gravitatoria.

Una teoría cuántica de la gravitación requiere que el gravitón operase de manera similar al fotón, pero al contrario que en la electrodinámica, donde los fotones no actúan directamente entre ellos sino solo con las partículas cargadas, la gravedad simplemente no funciona de manera tan simple, ya que los gravitones podrían interactuar entre ellos. Los hechos experimentales demuestran que la gravedad se crea por cualquier forma de energía (y la masa es únicamente una forma particularmente condensada de energía, relación establecida por la célebre ecuación de Einstein), lo cual es difícil de describir en unos términos similares a la carga eléctrica. Hasta la fecha todos los intentos de crear una teoría cuántica simple de la gravedad han fracasado.

La detección del gravitón experimental es una tarea bastante problemática. Estas partículas portarían muy poca energía, por lo tanto la detección sería muy difícil por los débiles efectos que ocasionarían. La única forma de detectarlos sería buscar los casos en que el movimiento o la energía de un cuerpo cambiase en una forma que es distinta de la prevista por la teoría general de la relatividad, pero uno de los principios básicos de la gravedad cuántica sería que deberían más o menos coincidir con estas predicciones relativistas.

Las teorías de las cuerdas, incluyendo la teoría M, suponen a los gravitones como cuerdas o como branas cerradas. Esto explicaría la aparente debilidad de su fuerza; según estas teorías los gravitones ejercerían su influencia más allá del universo tridimensional en el cual vivimos, interconectando diversos posibles "universos paralelos".^{[cita requerida]}