¿Qué causa la gravedad?

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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Comments (11)

  1. [...] ¿Qué causa la gravedad?www.cienciakanija.com/2007/08/11/%c2%bfque-causa-la-gravedad/ por mezvan hace pocos segundos [...]

  2. Lord Foosir

    Me parece interesante la teoría de los gravitones, pero creo que la existencia de la gravedad radica en otra cosa. Una recomendación sería que se reestructurarán las teorías clásicas, pues como su nombre lo dice “Teorías” no son ciertas hasta que se demuestre lo contrario. Existen teorías que se siguen al pie de la letra como si ya hubiesen sido memostradas siendo que aun pueden contener errores y que a su vez al detectarse pueden ser pilares fundamentales para la explicación de nuevas teorías.

  3. Ernesto Casas Ascencio

    Creo q ademas de reestructurar las teorias fisicas de hoy en dia creo q las personas con los nuevos descubrimientos en fisica actual ya no se preocupan por dar a conocer estos descubrimientos, seguimos aprendiendonod en las escuelas las teorias viejas y tradicionales sin que alguien nos abra los hojos con teorias mas certeras que las de hoy en dia, por eso la comprencion civil por la fisica moderna esta decayendo, creo q eso puede estar atrasandonos en nuestra forma de pensar y dandonos una vision global erronea sobre las preguntas que siempre hemos tenido como el ¿que hacemos en este mundo y el por que estamos aqui?

  4. En el caso de la onda de gravitación que curva el espacio, tendremos que pensar si existe una partícula, ya que las partículas son colapsos de ondas. La onda de gravitación por lo que sé solo interactúa con el espacio curvándolo, como podemos esperar que la onda colapse y forme una partícula si no choca contra nada.

  5. uwe

    Hasta ahora nadie a dicho esto: La Gravedad se produce por el campo magnetico del objeto ( planeta, galaxia u otro objeto,aun pequeño, granos de cualquier material ,) producidopor el giro de lo protones y neutrones que hay dentro de ello. Por efecto de este antagonismo de ” positivo y negativo”, de atraccion y rebote-repele, que no es constante, sino iregular.Como ello ocurre en todo cuerpo, cualquiera sea su denominacion o composicion molecular,esta fuerza se transmite una y otra vez, aumentando su fuerza y cantidad de atraccion y repele, proporcionalmente al tamaño de ese cuerpo. Debido a la desproporcion de los componentes y de su consistencia.Unos se vuelven mas rapidos y otros mas lentos, proporcional a la cantidad y composicion molecular, haciendolos, mas o menos compactos que otros, con mayor masa propia, y directamente relacionada con el tamaño que van adquiriendo. con mas o menos protones, girando alrededor del nucleo, con mayor o menor velocidad, lo que genera la gravedad, o sea la fuerza de atraccion,versus la de repele, la atraccion de los polos magneticos, provocados por esta misma accion de atraccion y repele, ad infitu, de todos los objetos, proporcionalmente a su masa.

  6. ¡La cosqa es, ciertamente Grave!

  7. cheoin

    Tengo una duda… no se mucho de astronomia.
    Si todo cuerpo en el espacio produce gravedad, es decir planetas, soles, galaxias, poriamos decir que los atomos o cuerpos no tan grandes tambien tuvieran gravedad? Si esto se pudiera demostrar o calcular o que se yo, podriamos decifrar en que punto el espacio de deforma para formar gravedad, y en que punto el espacio practicamente “se rompe” esto puede llegar a la conclusion de porque desaparecen los agujeros negros por su gran peso en su centro.
    Saquenme de mi ignorancia :)

  8. Amigo Cheoin:

    Sobre la Gravedad existen (a pesar de Newton y Einstein y otros), muchas dudas que no hemos sido capaces de despejar. En ese sentido, las brumas inundan nuestras mentes y sólo podemos ver de manera algo borrosa y sin ninguna transparencia que nos haga comprender, sin lugar a dudas, lo que la interacción gravitatoria es.

    Por ejemplo, en cualquier parte puedes leer coasas como esta:

    “Dos nuevos estudios realizados por investigadores de Australia, Austria y Alemania han puesto en entredicho la forma en la que entendemos la física de la gravedad. Los descubrimientos, publicados en las revistas Astrophysical Journal y Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, se basan en observaciones de galaxias enanas satélite o galaxias más pequeñas que se encuentran en el extrarradio de la gran galaxia espiral que es la Vía Láctea.

    La Ley de la gravitación universal de Newton, publicada en 1687, sirve para explicar cómo actúa la gravedad en la Tierra, por ejemplo por qué cae una manzana de un árbol. El profesor Pavel Kroupa del Instituto de Astronomía Argelander de la Universidad de Bonn (Alemania) explicó que «a pesar de que su ley describe los efectos cotidianos de la gravedad en la Tierra, las cosas que podemos ver y medir, cabe la posibilidad de que no hayamos sido capaces de comprender en absoluto las leyes físicas que rigen realmente la fuerza de la gravedad».

    La ley de Newton ha sido puesta en entredicho por distintos cosmólogos modernos, los cuales han redactado teorías contradictorias sobre la gravitación que intentan explicar la gran cantidad de discrepancias que se dan entre las mediciones reales de los sucesos astronómicos y las predicciones basadas en los modelos teóricos. La idea de que la «materia oscura» pueda ser la responsable de estas discrepancias ha ganado muchos adeptos durante los últimos años. No obstante, no existen pruebas concluyentes de su existencia.

    En esta investigación, el profesor Kroupa y varios colegas examinaron «galaxias enanas satélite», cientos de las cuales deberían existir en la cercanía de las principales galaxias, incluida la Vía Láctea, según indican los modelos teóricos. Se cree que algunas de estas galaxias menores contienen tan sólo unos pocos millares de estrellas (se estima que la Vía Láctea, por ejemplo, contiene más de 200.000 millones de estrellas).

    No obstante, a día de hoy sólo se ha logrado detectar treinta de estas galaxias alrededor de la Vía Láctea. Esta situación se atribuye al hecho de que, al contener tan pocas estrellas, su luz es demasiado débil como para que podamos observarlas desde una distancia tan lejana. Lo cierto es que este estudio tan detallado ha deparado resultados sorprendentes.

    «En primer lugar, hay algo extraño en su distribución», indicó el profesor Kroupa. «Estas galaxias satélite deberían estar distribuidas uniformemente alrededor de su galaxia madre, pero no es el caso.»

    Los investigadores descubrieron que la totalidad de los satélites clásicos de la Vía Láctea (las once galaxias enanas más brillantes) están situados prácticamente en un mismo plano que dibuja una especie de disco. También observaron que la mayoría de estas once galaxias rotan en la misma dirección en su movimiento circular alrededor de la Vía Láctea, de forma muy similar a como lo hacen los planetas alrededor del Sol.

    La explicación de los físicos a estos fenómenos es que los satélites debieron surgir de una colisión entre galaxias más jóvenes. «Los fragmentos resultantes de un acontecimiento así pueden formar galaxias enanas en rotación», explicó el Dr. Manuel Metz, también del Instituto de Astronomía Argelander. Éste añadió que «los cálculos teóricos nos indican la imposibilidad de que los satélites creados contengan materia oscura».

    Estos cálculos contradicen otras observaciones del equipo. «Las estrellas contenidas en los satélites que hemos observado se mueven a mucha más velocidad que la predicha por la Ley de la gravitación universal. Si se aplica la física clásica, esto sólo puede atribuirse a la presencia de materia oscura», aseveró el Dr. Metz.

    Este enigma nos indica que quizás se hayan interpretado de forma incorrecta algunos de los principios fundamentales de la física. «La única solución posible sería desechar la Ley de la gravitación de Newton», indicó el profesor Kroupa. «Probablemente habitemos un universo no Newtoniano. De ser cierto, nuestras observaciones podrían tener explicación sin necesidad de recurrir a la materia oscura.»

    Hasta ahora, la Ley de la gravitación de Newton sólo ha sido modificada en tres ocasiones: para incluir los efectos de las grandes velocidades (la teoría especial de la relatividad), la proximidad de grandes masas (la teoría general de la relatividad) y las escalas subatómicas (la mecánica cuántica). Ahora, las graves inconsistencias reveladas por los datos obtenidos sobre las galaxias satélite respaldan la idea de que hay que adoptar una «dinámica newtoniana modificada» (MOND) para el espacio.

    La teoría MOND, propuesta en 1981, modifica la segunda ley de la dinámica de Newton para que con ella se pueda explicar la rotación a velocidad uniforme de las galaxias, que contradice las predicciones newtonianas que afirman que la velocidad de los objetos separados del centro será menor.

    Los nuevos descubrimientos poseen implicaciones de gran calado para la física fundamental y para las teorías sobre el Universo. Según el astrofísico Bob Sanders de la Universidad de Groningen (Países Bajos), «los autores de este artículo aportan argumentos contundentes. Sus resultados coinciden plenamente con lo predicho por la dinámica newtoniana modificada, pero completamente contrarios a la hipótesis de la materia oscura. No es normal encontrarse con observaciones tan concluyentes.»

    Una cosa queda clara: ¡No sabemos en toda su plenitud lo que es la Gravedsad! Y, por si fuera poco, además, es díscola y poco social, no quiere reunirse con la mecánica cuántica y, no quiso entrar en el Modelo Estándar de la Física de partículas.

    Bueno, algo sabemos sobre ella y también sabemos que, donde esté presenter la materia, allí estará pero… ¡Quedan cosas por aclarar! Y, desde luego, lo de la materia oscura, como decía Veltman, “parece la alfombra bajo la que barremos nuestra ignoranci”.

    Pero quedémonos con Hilbert que dijo: “Tenemos que saber, sabremos.!

    Esperémos que lleve razón.

  9. cheoin

    Interesante, ya investigare mas.
    Gracias :)

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