¿Qué causa la gravedad?

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En las mayores profundidades del espacio, la gravedad tira de la materia para formar galaxias, estrellas, agujeros negros y demás. A pesar de su alcance infinito, sin embargo, la gravedad es la más débil de todas las fuerzas del universo.

Esta debilidad también la hace la más misteriosa, dado que los científicos no pueden medirla en el laboratorio tan fácilmente como pueden detectar sus efectos en los planetas y estrellas. La repulsión entre dos protones positivamente cargados, por ejemplo, es 1036 veces más fuerte que el tirón gravitatorio entre ellos —esto es un 1 seguido por ceros.

Los físicos quieren encajar la vieja gravedad en el Modelo Estándar — la joya de la corona entre las teorías de la física moderna que explicar las otras tres fuerzas fundamentales de la física — pero no han tenido éxito. Como un renacuajo en una fiesta de la piscina, la gravedad no encaja cuando usamos la Teoría de la Relatividad de Einstein, la cual explica la gravedad sólo a grandes escalas

“La gravedad es completamente distinta a cualquier otra de las fuerzas descritas por el Modelo Estándar”, dijo Mark Jackson, físico teórico en el Fermilab en Illinois. “Cuando haces cálculos sobre las interacciones gravitatorias pequeñas, tienes respuestas absurdas. Las matemáticas simplemente no funcionan”.

Los duendes de la gravedad

Los números puede que no hablen, pero los físicos tienen la corazonada sobre los duendes invisibles de la gravedad: diminutas partículas sin masa llamadas gravitones que emanan de los campos gravitatorios.

Cada hipotético trocito tira sobre cada pedazo de materia del universo, a tanta velocidad como permita la velocidad de la luz. Entonces, si son tan comunes en el universo, ¿por qué los científicos aún no los han descubierto?

“Podemos detectar partículas sin masa como los fotones con bastante precisión, pero los gravitones nos evitan debido a que interactúan muy débilmente con la materia”, dijo Michael Turner, cosmólogo de la Universidad de Chicago. “Simplemente no sabemos cómo detectarlos”.

Turner, no obstante, no se abate en la búsqueda de la humanidad de los gravitones. Piensa que finalmente atraparemos un puñado de estas molestas partículas que se ocultan en las sombras de las partículas más fácilmente detectables.

“Lo que verdaderamente nos los traerán será la tecnología”, dijo Turner.

Los físicos no están usando magia mecánica para descubrir los gravitones, sin embargo. Los esfuerzos están centrados actualmente en confirmar la existencia del bosón de Higgs, que es una prima lejana del gravitón responsable de dar masa a la materia.

Encontrar el “retrete”

Sheldon Glashow, ganador del Premio Nobel de Física de 1979, en una ocasión llamó al bosón de Higgs el “retrete” del Modelo Estándar de física de partículas.

Turner explicó que Glashow acuñó el término debido a que el bosón de Higgs realiza una función esencial: Mantienen en funcionamiento en Modelo Estándar, al menos de una forma intelectual.

“En realidad, el bosón de Higgs es como un fontanero con cinta adhesiva, que mantiene unido el Modelo Estándar”, dijo Turner. “Gran parte de la falta de elegancia se debe a que está envuelto por el bosón de Higgs”.

Y con toda la razón, apunta, ya que se requiere para que las otras fuerzas que involucran la masa — tales como la gravedad — tengan sentido.

“Al mismo tiempo, el bosón de Higgs puede ser frustrante debido a que puede que no arroje mucha luz sobre la gravedad”, dijo Turner, suponiendo que la partícula se descubra finalmente.

Acelerando las respuestas

Descubrir estas esquivas partículas tales como el bosón de Higgs es como viajar en el tiempo. Usando enormes máquinas para lanzar partículas cerca de la velocidad de la luz, y luego hacer que choquen entre sí, los ingenieros pueden simular las increíbles energías presentes durante los inicios del universo.

En los inicios de la existencia del universo, las partículas eran demasiado energéticas para unirse y formar los más comunes protones, neutrones y demás.

El Tevatron, el acelerador de partículas de 6,3 kilómetros de circunferencia del Fermilab, puede ya haber atisbado el bosón de Higgs en los datos del acelerador, de acuerdo con los blogs de los físicos. Pero Turner dijo que el nuevo Gran Colisionador de Hadrones (LHC) con una circunferencia de 27 kilómetros bajo Francia y Suiza debería confirmarlo con claridad en pocos años.

“Creo que será un alivio cuando se descubra el bosón de Higgs”, dijo. Sin embargo, ¿descubrirán finalmente los aceleradores de partículas un gravitón?

Xavier Siemens, teórico gravitatorio de la Universidad de Wisconsin Milwaukee, que para demostrar que la gravedad actúa como una onda primero tiene que tener lugar.

“Clásicamente, opdemos medir una onda, y las ondas están compuestas de partículas”, dijo Siemens, que también es miembro del Observatorio de Ondas Gravitatorias del Interferómetro Láser (LIGO) que busca pruebas de ondas para la gravedad. Detectando ondas gravitatorias, tendríamos una base para sugerir que los gravitones existen de verdad — y comenzar a buscarlos.

“En este punto parece ciencia-ficción. Teóricamente, sin embargo, deberíamos ser capaces de detectar gravitones individuales”, dijo Siemens. “Pero cómo es la gran pregunta”.


Autor: Dave Mosher
Fecha Original: 10 de agosto de 2007
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