En la física, el graviton es una partícula elemental hipotético que media la fuerza de la gravedad en el marco de la teoría de campo de Quantum . Si existe, el graviton debe ser el sin masa (porque la fuerza gravitacional tiene gama ilimitada) y debe tener una vuelta de 2 (porque la gravedad es segundo-alinea el campo de tensor ).
El Gravitons se postula debido a el gran éxito de la teoría de campo de quántum (particularmente, el modelo estándar ) en el modelado del comportamiento de el resto de las fuerzas de la naturaleza con las partículas similares: Electromagnetismo con el fotón, la interacción fuerte con los Gluons y la interacción débil con el W y los bosones de Z. En este marco, la interacción gravitacional es mediada por el gravitons, en vez de la descripción en términos de espacio-tiempo curvado como en la relatividad general . En el límite clásico, ambos acercamientos dan resultados idénticos, incluyendo la ley de la gravitación de Newton .
Sin embargo, tentativas de extender el modelo estándar con funcionamiento del gravitons en dificultades teóricas serias en las altas energías (procesos con energías cerca o sobre de la escala de Planck) debido a el surgimiento de los infinitos debido a los efectos de quántum (en términos técnicos, la gravitación es Nonrenormalizable .) Algunas teorías propuestas de la gravedad de Quantum (particularmente, teoría de la secuencia) abordan esta edición. En teoría de la secuencia, el gravitons (así como las otras partículas) es estados de secuencias algo que partículas, y entonces los infinitos no aparece, mientras que el comportamiento de poca energía se puede todavía aproximar por una teoría de campo de quántum de las partículas del punto. En ese caso, la descripción en términos de gravitons sirve como teoría eficaz de poca energía.
Gravitons y modelos de la gravedad de quántum
Al describir interacciones del graviton, la teoría clásica (es decir los diagramas de árbol y correcciones semiclásicas (los diagramas del Uno-lazo se comportan normalmente, pero los diagramas de Feynman con dos (o más) lazos llevan a las divergencias ultravioletas es decir, los resultados infinitos que no se pueden quitar porque la relatividad general quantized no es el renormalizable, desemejante de la electrodinámica de Quantum. En términos populares, el discreteness de la teoría de quántum no es compatible con la suavidad relatividad general de s de Einstein de '. Estos problemas, junto con algunos rompecabezas conceptuales, llevaron a muchos físicos a creer que una teoría más completa que apenas relatividad general debe regular el comportamiento cerca de la escala de Planck. La teoría de Superstring finalmente emergió como la solución más prometedora; es la única teoría sabida con correcciones finitas al del graviton que dispersa en todas las órdenes.La teoría de la secuencia predice la existencia del gravitons y de sus interacciones bien definidas que representa uno de sus triunfos más importantes. Un graviton en teoría de la secuencia de Perturbative es una secuencia cerrada en un estado vibratorio de poca energía muy particular. La dispersión del gravitons en teoría de la secuencia se puede también computar de las funciones de correlación en la teoría de campo conformal, según lo dictado por la correspondencia AdS/CFT, o de la teoría de matriz .
Una característica interesante del gravitons en teoría de la secuencia es que, como secuencias cerradas sin puntos finales, no estarían limitadas al Branes y podrían moverse libremente entre ellas. Si vivimos en un brane (según lo presumido por algunos teóricos) este " leakage" de gravitons del brane en espacio alto-dimensional podría explicar porqué la gravedad es una fuerza tan débil, y el gravitons de otros branes adyacente nuestros los propios podría proporcionar una explicación potencial para la materia oscura . Ver el cosmología de Brane para más detalles.
Algunas teorías de quántum propuestas de la gravedad no predicen un graviton.
Observación experimental
La detección inequívoca de gravitons individual, aunque no prohibida por cualquier ley fundamental, es imposible con cualquier detector físicamente razonable. La razón es simplemente extremadamente - el bajo seccionado transversalmente para la interacción del gravitons con la materia. Por ejemplo, se esperaba que un detector diseñó medir la masa Júpiter con la eficacia 100%, puesta en órbita cercana alrededor de una estrella de neutrón, solamente observara un graviton cada 10 años, incluso bajo condiciones más favorables. Sería imposible discriminar estos acontecimientos del fondo de los neutrinos y sería imposible blindar los neutrinos sin el material que blinda que se derrumba en un calabozo .
¿Es la gravedad como las otras fuerzas?
Algunos preguntan la analogía que motiva la introducción del graviton. Desemejante de las otras fuerzas, la gravitación desempeña un papel especial en la relatividad general en la definición del espacio-tiempo en el cual los acontecimientos ocurren. Porque no depende de un fondo particular del espacio-tiempo, la relatividad general reputa a independiente del fondo. En cambio, el modelo estándar es independiente del fondo del no . Es decir la relatividad general y el modelo estándar son incompatibles. Una teoría de la gravedad de Quantum es necesaria para reconciliar estas diferencias. Si esta teoría sí mismo ser independiente del fondo, o si se presenta la independencia del fondo de la relatividad general pues una característica inesperada es un no se sabe. La respuesta a esta pregunta determinará si la gravedad juega un " role" especial; en esta teoría subyacente similar a su papel en relatividad general.
Ver también
Gravitomagnetism.
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