El Tamiz

Ignora lo accesorio, atesora lo esencial

Esas maravillosas partículas - El gravitón

En el anterior artículo de la serie Esas maravillosas partículas, en el que hablamos acerca del bosón de Higgs, terminamos con la última partícula interesante del Modelo Estándar de partículas subatómicas. A partir de hoy nos adentramos en aguas procelosas: estudiaremos partículas que no sólo no han sido observadas experimentalmente, sino que están fuera del modelo que tantos éxitos ha tenido en sus predicciones.

Por otro lado, estar fuera del Modelo Estándar no tiene por qué significar que la partícula en cuestión sea una frívola suposición ni nada por el estilo: no es vergonzoso para una partícula estar fuera de él; para empezar, los físicos saben que el Modelo Estándar no es una teoría completa del Universo y las partículas que en él existen, pues no explica todo lo que hemos observado hasta ahora. Algunas de las partículas de las que hablaremos a partir de hoy serán, en efecto, apuestas arriesgadas por parte de los físicos teóricos que las han propuesto, pero otras son posibilidades muy reales y estamos ahora mismo buscándolas. De hecho, hoy verás cómo puedes poner un granito de arena en esta búsqueda desde tu propia casa.

En cualquier caso, la primera partícula más allá del Modelo Estándar de la que vamos a hablar es, aunque hipotética, nombrada con relativa frecuencia. En gran parte esto se debe a que, como veremos, todo sería tan bonito y simétrico si esta partícula existiese… hablaremos del gravitón.

Como suelo decir, si sabes del asunto puede que sufras, te muerdas las uñas y rechines los dientes al ver las simplificaciones y la manera de hablar con la que me propongo atacar el asunto (puede que más que “atacar” a ti te parezca “destruir”). Si sufres, lo siento, pero la filosofía de El Tamiz es “antes simplista que incomprensible”. Hay muchos textos muy técnicos y completos por ahí, y si este estilo no te gusta, mejor dejas de leer esta entrada.

Dicho esto –y soy consciente de que me repito, pero es inevitable–, recordemos algunas de las partículas de las que hemos hablado en la serie. Si la has seguido desde el principio, tienes un conocimiento básico pero espero que sólido sobre las partículas fundamentales que son responsables de casi todas las interacciones que conocemos. Espero que recuerdes cómo el fotón era el responsable de la interacción electromagnética, el gluón de la interacción nuclear fuerte (y los piones de la interacción nuclear fuerte residual), y los bosones W y Z los que se encargaban de la interacción nuclear débil.

Es decir, cada una de estas interacciones puede ser modelada teóricamente mediante el intercambio de partículas virtuales (en todos los casos, como también espero que recuerdes, bosones). Esto es consecuencia de que el Modelo Estándar es el hijo de la teoría cuántica de campos. Todas esas interacciones pueden producir ondas, y los bosones que las transmiten (como el fotón) no son más que la cuantización de esas ondas. Si has seguido la serie de Cuántica sin fórmulas hasta el momento, deberías estar ya familiarizado con este concepto para el caso de la radiación electromagnética y el fotón.

Hasta aquí, todo correcto. Pero, ¿y qué hay de la gravedad? Es la única interacción fundamental que no hemos mencionado en el párrafo anterior. ¿Es que la pobre gravedad no tiene una partícula asociada que es intercambiada y cuantiza sus ondas? La fuerza gravitatoria tiene un comportamiento extraordinariamente similar, en algunos aspectos, a la electromagnética, aunque en otros es muy distinta. ¿No puede regirse por leyes físicas similares y tener su propia partícula?

Este razonamiento, aunque a un nivel y con una abstracción mucho mayores, lo han realizado muchos físicos fundamentales, y el resultado ha sido una partícula hipotética que sería para la gravedad lo mismo que el gluón es para la interacción fuerte, o el fotón para la electromagnética. No es muy original, pero el nombre que se ha dado tradicionalmente a esta partícula es el de gravitón. Algunos físicos juran y perjuran que debe existir, mientras que otros los miran arqueando las cejas con desdén. Sólo los experimentos darán la razón a unos o a otros.

Como digo, el gravitón es una posible partícula fundamental, pero eso no quiere decir que no tengamos ni idea de cómo puede ser. De existir, es probable que siga los mismos patrones que los otros bosones que hemos mencionado antes. Por ejemplo, el gluón tiene masa y es inestable, con lo que la interacción nuclear fuerte tiene un alcance muy corto. Sin embargo, el fotón tiene masa nula y es estable, por lo que la interacción electromagnética, y por lo tanto la luz, tienen un alcance infinito.

Tú mismo, querido lector, puedes estimar entonces algunas de las características del gravitón, si es que existe, sin usar una sola ecuación. Para empezar, notamos la fuerza gravitatoria de objetos extraordinariamente lejanos, como vemos continuamente en astronomía: por ejemplo, el Sol orbita el centro de la Vía Láctea, y las galaxias forman cúmulos globulares alrededor de su centro de gravedad común. De modo que la gravedad tiene un alcance gigantesco – de hecho, pensamos que tiene un alcance infinito, aunque no estamos completamente seguros.

De modo que el gravitón probablemente no tiene masa, y si la tiene será minúscula. Los cálculos a partir del alcance medido de la interacción gravitatoria dan un máximo posible de masa al gravitón de unos 10-69 kg: es decir, que como mucho es cien billones de cuatrillones de veces más ligero que un electrón. Pero vamos, la mayor parte de los físicos apuestan por un alcance infinito y una masa nula, lo mismo que en el caso del fotón.

Además, puesto que sería el responsable de una interacción, el gravitón sería un bosón – tendría un espín entero. Es posible que recuerdes que el fotón tenía un espín de 1, debido a la naturaleza de la interacción electromagnética. Los físicos predicen que el gravitón tendría un espín de 2 porque la gravedad es un campo tensorial de segundo orden, pero esa razón tan rimbombante es lo de menos: lo importante es que sería un bosón, como el fotón.

No sólo eso: de tener masa nula, como creemos que la tiene, el gravitón se movería a la velocidad de la luz, igual que el fotón. La fuerza gravitatoria tendría pues (como creemos que tiene) un alcance infinito y se transmitiría a 300.000 km/s. De modo que un gravitón sería muy parecido a un fotón en varios aspectos… pero muy diferente en otros.

Esto no debería ser sorprendente: para empezar, la fuerza electromagnética y la gravitatoria son de una intensidad totalmente distinta. Por ejemplo, amable y paciente lector, ahora mismo tú estás notando la interacción electromagnética en multitud de fenómenos: la luz que llega a tus ojos con las letras que lees, el contacto de la silla y el suelo, los sonidos que oyes (pues la vibración se produce por la repulsión eléctrica entre capas electrónicas)… estás interaccionando electromagnéticamente con docenas de otros objetos.

Pero sólo notas la fuerza gravitatoria de un objeto: la Tierra. La gravedad es muy, muy débil, de modo que hacen falta masas gigantescas para que puedas notarla. Sí, también eres atraído por otros objetos, pero prácticamente no notas nada – desde luego, no con los sentidos, al contrario que en el caso de la interacción electromagnética.

¿A dónde quiero llegar con esto? A que el gravitón transporta una energía muchísimo más pequeña que el fotón y, por lo tanto, es muchísimo más difícil de detectar que el fotón. Para poder detectar uno haría falta producir un gravitón de mucha energía – por ejemplo, en un acelerador de partículas como el LHC en construcción.

Sin embargo, existe otra diferencia aún más importante entre ambas fuerzas, y esa diferencia es la clave del asunto: la gravedad modifica el espacio-tiempo a su alrededor, la fuerza electromagnética no.

Claro, de acuerdo con la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein, las masas curvan el espacio-tiempo a su alrededor. Seguro que has visto las imágenes de la Tierra en una especie de sábana curvada por nuestro planeta. Es decir, aunque no vamos a entrar a discutir el asunto en profundidad, la gravedad define qué forma tiene nuestro Universo, al completo o partes pequeñas de él. Por lo tanto, cualquier cosa relacionada con la gravedad es más complicada que en el caso de las otras fuerzas. Piénsalo así: un gravitón se mueve por el espacio a la velocidad de la luz, al mismo tiempo que determina la forma de ese espacio. La cosa se vuelve rara.

De hecho, se vuelve tan rara que no la entendemos aún, al menos para todas las energías. Haría falta una teoría que combinase la cuántica con la relatividad general para poder tener una teoría cuántica del campo gravitatorio, y eso, como hemos comentado hace tiempo aquí mismo, es muy difícil. Pero algunas de las teorías propuestas en esa línea utilizan los gravitones como cuantización del campo gravitatorio.

El problema teórico es grande, pero el experimental no lo es menos: ¿cómo “ver” un gravitón? La solución no es conceptualmente complicada, pero llevarla a la práctica es más complejo. El mejor indicio de que los gravitones podrían existir es que las ondas gravitacionales existen, y tal vez podríamos observar una. No las hemos visto nunca directamente, pero las observaciones de un sistema binario por Russell Alan Hulse y Joseph Hooton Taylor Jr. demostraron indirectamente que estas ondas existen (de hecho, Hulse y Taylor recibieron el Premio Nobel de Física en 1993 por esas observaciones).

Onda gravitatoria1

Onda gravitacional creada por un sistema binario. Crédito: K. Thorne (Caltech), T. Carnahan (NASA GSFC).

Si pudiéramos observar y medir una onda gravitacional directamente, a partir de sus características sería posible determinar las del gravitón y tal vez observar uno como partícula. El problema es que, al tener una energía tan minúscula, las ondas gravitacionales son muy difíciles de detectar. Para que te hagas una idea, el sistema Sol-Tierra en su movimiento emite ondas gravitacionales: ambos cuerpos se mueven alrededor del centro de gravedad, y si estás por ejemplo en un punto alejado de ellos, la gravedad ahí cambia rítmicamente dependiendo de la posición del Sol y la Tierra (pasa por un máximo y un mínimo con un período constante, como una onda de otro tipo). No somos un sistema binario, pero la figura de arriba te puede ayudar a entender lo que trato de decir.

De modo que podría ponerse un pequeño anillo de partículas flotando en el espacio y, según la onda gravitacional pasara, las partículas se acercarían y alejarían unas de otras rítmicamente, algo parecido a esto:

Onda gravitacional

Pero claro, en la figura el movimiento está exagerado. Pero muy, muy exagerado: las partículas se moverían una distancia máxima de unos 10-24 metros…¡menos de un billón de veces el tamaño de un átomo! Las ondas gravitacionales son diminutas, y ésa es la razón de que aún no hayamos detectado ninguna directamente. Piensa que la potencia total emitida por el sistema Tierra-Sol en forma de ondas gravitatorias es de unos 300 vatios – cinco bombillas de 60 W cada una. La potencia total emitida por el Sol en forma de ondas electromagnéticas es de unos 3·1026 watios. Ahí tienes la diferencia.

Detectar estas ondas, y a partir de ellas los gravitones (si es que existen) es, como digo, muy difícil, pero no imposible. Aparte del futuro LHC, existen varios proyectos funcionando ahora mismo que tratan de detectar y medir las propiedades de estas ondas: el problema es que no basta con tener aparatos muy precisos (suelen utilizarse interferómetros láser de una precisión tremenda). Las perturbaciones de estas ondas son tan minúsculas que hace falta, para empezar, ser consciente de todos los otros efectos que pueden alterar el aparato, calcularlos, restarlos de las medidas… para al final quedarse con lo que sí es la onda gravitacional, si es que está ahí. Cualquier otro efecto (gravitatorio pero no ondulatorio, de vibración del propio aparato, electromagnético…) debe ser descartado cuidadosamente.

Los observadores más prometedores para tratar de detectar ondas gravitacionales son el LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferómetro Láser), una colaboración del MIT y de Caltech, y el GEO alemán, situado en Hannover. Pero todo esto no es el reducto de los observatorios y universidades lejanos: puedes colaborar en este proyecto desde tu propia casa. Si eres un habitual de El Tamiz conoces probablemente el programa BOINC de computación compartida, del que hemos hablado antes aquí. Bien, utilizando BOINC puedes añadir el proyecto Einstein@Home al programa y así donar parte del tiempo de proceso de tu ordenador a realizar los cálculos necesarios para detectar ondas gravitacionales a partir de los datos de LIGO y GEO. Si tienes un procesador pasadísimo de vueltas con refrigeración líquida para jugar a los últimos juegos que han salido este año, ¿se te ocurre algo mejor que hacer con ese maquinón mientras no lo usas que encontrar un gravitón?

Ciencia, Esas maravillosas partículas, Física

74 comentarios

De: DanielSantos
2007-12-18 15:56:04

El otro día un amigo me propuso lo siguiente. Si el gravitón existe y como dices se mueve con velocidad c, se supone que cuando dos cuerpos interaccionan gravitatoriamente están intercambiando gravitones. Entonces los agujeros negros, cuando atraen cuerpos estarían desprendiendo gravitones... pero si un fotón no puede escapar de un agujero negro, un graviton tampoco no?


De: RAFAEL LOZA
2007-12-18 17:58:33

Magnifico , muero por la sigiente entrada ,saludos y gracias.


De: Pedro
2007-12-18 18:00:57

Daniel,

La pregunta de tu amigo es inteligente, pero la conclusión (que el gravitón no puede escapar) es errónea, aunque muy común cuando se entiende lo que es un agujero negro pero no se ha estudiado cuántica. Los gravitones reales que pudiera emitir un agujero negro no podrían escapar, pero la interacción gravitatoria (si aceptamos que los gravitones existen) estaría mediada por el intercambio de gravitones virtuales.

Aunque no hemos hablado aún de las partículas virtuales (lo haremos en Cuántica sin fórmulas), una partícula virtual puede saltarse a la torera el horizonte de sucesos mientras cumpla el *principio de incertidumbre de Heisenberg*. Un gravitón virtual puede escapar tranquilamente del agujero, como un bosón W virtual o un gluón virtual.

Otro ejemplo: existen agujeros negros cargados eléctricamente, y puede notarse la carga desde fuera. Los fotones intercambiados en la interacción electromagnética son virtuales, de modo que pueden escapar del agujero. Pero los fotones de la radiación son reales, de modo que no pueden escapar, por eso el agujero es negro.

¡Espero que esta breve explicación te sirva!


De: Guepard
2007-12-18 18:21:52

¿Como una particula que causa las interracciones gravitatorias tener masa? Es decir tendríamos infinitos gravitones interaccionando entre los gravitones ya que ests se verían afectados por la gravedad que ellos mismos causan.

Una pregunta, ¿como puede ser que una particula sin masa (ej: la luz) se vea atraida por la gravedad?


De: zagduami
2007-12-18 18:37:27

Muy interesante!.
Pues habrá que esperar la inaguracion del próximo acelerador de partículas y espero se encuentren indicios de la existencia de esta maravillosa partícula.
Supongo que el siguiente es el taquión, espero con ansías.


De: Pedro
2007-12-18 19:04:42

Guepard,

¿Como una particula que causa las interracciones gravitatorias tener masa?

No es imposible -- lee la entrada del gluón y verás que es el responsable de la interacción fuerte y, además, sufre la interacción fuerte. En efecto, hay infinitas partículas virtuales involucradas, pero la física cuántica es así...

Una pregunta, ¿como puede ser que una particula sin masa (ej: la luz) se vea atraida por la gravedad?

Algún día hablaremos de relatividad general, pero básicamente la masa curva el espacio alrededor, de modo que la luz, como cualquier otra cosa, se mueve por un espacio curvo y realiza una trayectoria curva -- todo se ve afectado por la gravedad, porque todo se mueve en el espacio y la gravedad modifica el espacio.

zagduami,

No he decidido aún la próxima partícula, ya veremos ;)


De: manu
2007-12-18 21:10:25

Se me ocurre que si el gravitón es la partícula de la gravedad, habrá un "atimón" como partícula-onda que cuantice el tiempo? Y un "espación" para cuantificar el espacio?...


De: Pedro
2007-12-18 21:57:02

manu,

No tiene por qué. Para que haya una partícula hace falta una onda asociada a ella: las ondas gravitatorias son conjuntos de gravitones.

¿Qué es una onda de tiempo? ¿O de espacio? Esos conceptos no tienen indicios experimentales de existir (al menos, hasta el momento), de modo que hablar de partículas asociadas no tiene mucho sentido.

Lo que sí puede existir es una cuantización del tiempo y el espacio, aunque no como partículas. Tradicionalmente se ha llamado cronón al cuanto de tiempo -si existe-, aunque no conozco un nombre para los cuantos de espacio más allá de "espuma cuántica" para el conjunto de ellos.


De: Carlos Menéndez
2007-12-18 23:56:37

Siento que esto me supera :-D


De: manu
2007-12-19 00:02:35

Es por especular, nada más, pero en realidad tal vez debería hablar mejor de partícula de espacio-tiempo ("atimón" : de átomo y time). Siempre me ha llamado la atención que se diga que la masa curva el espacio. Si el espacio se curva, entonces, supongo que contiene (o es)una estructura que puede curvarse y una estructura que puede cambiar de dirección respecto de si misma, debe estar compuesta de partes respecto de las cuales cambia de dirección. ¿Por qué no pensar que esas partes ínfimas sean homogéneas como un teselado que pueda curvarse?¿Qué es una onda de espacio-tiempo? No sé, pero por seguir especulando, sería la propagación de esa curvatura. El resto de las partículas elementales no serían también sino concentraciones de más o menos frecuencia de esas perturbaciones de estos "atimones"... Como la teoría de cuerdas, pero usando partículas teseladas....Bueno, mejor no especulo más....


De: Miguel Ángel
2007-12-19 01:33:03

Me ha encantado el post, aunque bueno, es de esperar porque todo el blog en si me encanta, tanto por la forma que tienes de contar las cosas y documentarlas como por lo variado de las entradas (física cuántica y cultura orca nada menos :)

La verdad es que el gravitón, aunque sigue siendo todo un misterio, al menos para mí, es de alguna manera "mas cercano" que otras partículas, aunque solo sea por el hecho de que es la base de una fuerza "tangible" com la gravedad (supongo que no podemos decir lo mismo de la fuerza nuclear fuerte jeje). Me gustaría saber que finalmente existe, aunque solo sea por una posible unificación de teorías (sería bonito, cientificamente al menos).

Por cierto, al igual que a manu, me cuesta comprender eso de deformar un espacio-tiempo vacio, sin nada que forme la estructura. Y la verdad es que no sé porque, cuando a fin de cuentas el campo electromagnético se supone que esta sobre "el vacio" y no pasa nada. Debe ser la falta de familiaridad con la relatividad.

Y ya por último, el tema de ayudar con ciclos de CPU a detectar ondas gravitacionales: ahora mismo solo tengo un portátil que no da para mucho, pero leí un artículo sobre como hay proyectos que usan una Play Station 3 para machacar números, que por lo visto eso también lo hace de lujo. Con lo que cuesta no creo que me compre ninguna pero ... si hay que hacerlo en pro de la ciencia ... ;)

Saludos!


De: cruzki
2007-12-19 17:30:02

A ver si puedo poner mi granito de arena. Entender lo del espacio tiempo curvo es difícil simplemente porque es prácticamente imaginarse "fuera" del espacio-tiempo (sería como ver un objeto de 5 dimensiones). Sin embargo, supongamos que somos seres bidimensionales (nos olvidamos del tiempo por un rato :P), para uno de estos seres vivir en una esfera, en un plano o en un paraboloide sería exactamente igual, en su vision local vivirían en un lugar similar a un plano. Pero claro, nosotros seres tridimensionales si que veríamos la diferencia porque estasmos "por fuera" de la superficie y somos capaces de verla globalmente.

Ahora mismo no me acuerdo muy bien, pero me acuerdo que en la carrera estudiamos un teorema que limitaba la cantidad de información que un tal ser bidimensional podía obtener sobre la superficien en la que vive.


De: Guepard
2007-12-22 16:29:03

Pero si el espacio se curva y por tanto la luz y todo sigue esta curvatura... acaso no es imposible ver esta curva? Es decir la luz pilla la curva y llega hasta mi ojo, para mi lo que represente esta luz estará enfrente mía no? Y de hecho es cierto porque si intento ir en linea recta en realidad tambiéns eguiré la curva no? Luego como es posible que se sepa que el espacio es curvo?


De: Pedro
2007-12-22 18:03:30

Guepard,

Nos estamos metiendo en camisa de once varas, y probablemente sea mejor esperar a la serie de Relatividad General, cuando llegue, pero básicamente: sí, se puede saber que la luz sigue una trayectoria curva.

Si miras una galaxia desde un sitio puedes calcular dónde está. Si la miras desde otro y calculas dónde está, debe estar en el mismo sitio (salvo que tus cálculos sean incorrectos). Si la miras de modo que la luz pase cerca de algo que curve la luz, te parecerá que está en un sitio en el que no está con los mismos cálculos, de modo que puedes saber que la luz no ha ido en línea recta.

Pero vamos, llegaremos a ello a su tiempo :)


De: xx32
2008-03-25 22:23:22

hola, pregunta: ¿si en teoria los bosones de higss son los que dan masa, no serían las únicas partículas que intercambian gravitones?
¿podría ser incluso que el gravitón sea la única partícula que interaccione con el bosón de higss?


De: Pedro
2008-03-26 07:14:07

xx32,

La cuestión es que el bosón de Higgs no está "en la partícula", así que no explicaría la interacción gravitatoria aunque fuera afectado por gravitones. Por otro lado, el bosón de Higgs proporciona la masa inercial, pero los gravitones son responsables de la interacción gravitatoria... y ambas son partículas hipotéticas, una de ellas ni siquiera en el Modelo Estándar.

Vamos, que no lo sé, pero sospecho que no lo sabemos en general, y que probablemente los gravitones, de existir, interaccionan con más cosas que el bosón de Higgs.


De: OSCAR
2008-04-02 03:16:54

Esta bastante interesante el tema. Respecto a la particula de tiempo, se la ha llamado "cronoton" en algunos capitulos de la serie Futurama. ¿Existira esta particula? Nos vemos


De: xx32
2008-04-27 19:57:43

¿los gluones son inestables? ¿o estan atrapados gracias a ellos mismos (junto con los quarks) ?


De: xx32
2008-06-05 02:39:42

"la gravedad modifica el espacio-tiempo a su alrededor" ¿eso no podría ser la razon de tan poca energía?


De: Javier
2008-06-26 21:17:13

Me gustaria que me explicaran bien, me perdi, como una particula elemental como los quarks se desintegra en otras no elementales? y en que parte se mantiene el principio de que la energia y la materia no se crean ni se destruyen, solo se transforma?


De: nexT
2008-09-08 19:03:13

Hola a todos!. Bueno , según he entendido y en muy resumidas cuentas, todo son oscilaciones que estan mas o menos en fase respecto de algo y partículas asociadas a estas ,producidas dentro de un hipotético contínuo espacio tiempo , no?.
No sé, pero me da que el espacio tiempo no es para nada contínuo, de ahí que exista la constante C. Si fuera contínuo......no debería de tener una densidad infinita?; podríamos cambiar su densidad de manera que C no fuera tan constante?; y entonces que pasaría con los gravitónes , el bosón de higgs......etc?.
Teóricamente y hasta donde tengo leído , la gravedad "sólo" curva o hasta rompe el espacio tiempo (dentro de un agujero negro) , la sensación que me dá es que la consideración general es que sólo se deforma ; es esto cierto?. Digo esto por que el resto de las consideraciones respecto de la naturaleza de los campos y las partículas no sería correcta si esta hipotética base no es correcta , no se ha tenido en cuenta o ha sido despreciada; que no lo sé.........es la primera vez que leo estas teorías.
Saludos


De: Alfonso
2008-09-12 04:33:07

Buenisima el articulo sobre particulas elementales, y en particular la explicacion de que es el campo de Higss,por primera vez entiendo un poco de que va! pero una pregunta que me acaba de surgir acerca de este campo.

Si como dijiste podemos entenderlo como un campo polarizado en una direccion (no espacial) a traves del cual algunas particulas-ondas, que estan alineadas en su misma direccion, pasan "sin tocarlo"
¿Como respetamos el principio de indeterminacion de Heisenberg?

Es decir el hecho de que la combinacion masa - momento lineal de una particula no conmute, luego no este definido, ¿Puede traducirse en que la onda asociada a cada particula no tenga un plano de vibracion definido?
Luego no pueda "pasar limpiamente entre la hierba"

Esto impediria la existencia de particulas sin interaccion con el campo de Higgs, luego sin masa...

O Heisenberg no afecta en nada a este plano de vibracion?


De: Pedro
2008-09-12 06:52:58

@Alfonso,


¿Como respetamos el principio de indeterminacion de Heisenberg? Es decir el hecho de que la combinacion masa - momento lineal de una particula no conmute [...]


Pero no es masa-momento lineal, es posición-momento lineal ;)


De: Alfonso
2008-09-12 19:11:46

Ups! jjj, efectivamente, vaya metedura de pata...

Pero bueno de todas formas el problema sigue ahi: si la posicion y momento de una particula no esta totalmente definido , lo puede estar el plano de vibracion de su onda asociada?

Cambiando de tercio; lei en la entrada anterior de tu blog que el campo de Higgs es responsable solo de la masa inercial, pero (al menos en los objetos macroscopicos) la masa inercial y gravitatoria coinciden, no? el suponer que haya dos masas diferentes, una para los efectos gravitatorios y otra para los inerciales, pero de igual valor...jjjj, quizas falla algo en la teoria y en verdad son lo mismo, no?

Por otra parte, asi como yo creo haber entendido (muy por encima) el mecanismo mediante el que a cada particula fundamental se le asocia una masa, no acabo de ver como entender los efectos gravitatorios de la misma.

Es decir, el boson de higgs responsable de "generar la masa" es de cortisimo alcance, pero la gravedad es como el campo electromagnetico: alcance infinito a la velocidad de la luz ( o muy cerca).

Hombre una solucion como tu bien dices es suponer dos tipos de masas,pero....mmf chirria un poco, no?

jjj, bueno un placer irme enterandome de mas cosas como estas.


De: Pedro
2008-09-12 21:28:06

@ Alfonso,

Son muchas cosas distintas, pero a ver si puedo contestar brevemente:


Pero bueno de todas formas el problema sigue ahi: si la posicion y momento de una particula no esta totalmente definido , lo puede estar el plano de vibracion de su onda asociada?


Sí -- el plano de vibración lo define la masa de la partícula en reposo, y la masa está bien definida. El momento lineal no está definido porque no lo está la velocidad de la partícula, no su masa en reposo.


Cambiando de tercio; lei en la entrada anterior de tu blog que el campo de Higgs es responsable solo de la masa inercial, pero (al menos en los objetos macroscopicos) la masa inercial y gravitatoria coinciden, no? el suponer que haya dos masas diferentes, una para los efectos gravitatorios y otra para los inerciales, pero de igual valor…jjjj, quizas falla algo en la teoria y en verdad son lo mismo, no?


No lo sabemos, pero la cuestión está en que el bosón de Higgs es una partícula de la teoría cuántica de campos, que no incluye la gravedad en su modelo, de modo que malamente iba a explicar la masa gravitatoria (sea o no la misma que la inercial). Tal vez si llegamos a un modelo de gravedad cuántica el bosón de higgs determine igualmente la masa gravitatoria, tal vez no...


Es decir, el boson de higgs responsable de “generar la masa” es de cortisimo alcance, pero la gravedad es como el campo electromagnetico: alcance infinito a la velocidad de la luz ( o muy cerca).


Una cosa es quién es responsable de la masa y otra muy distinta es quién es responsable de las interacciones entre masas. Incluso si el bosón de Higgs es responsable de la existencia de la masa gravitatoria, eso no quiere decir que sea el responsable de las interacciones gravitatorias, que pueden ser intermediadas por el gravitón (o no, pues no lo sabemos).

El fotón, por ejemplo, es el intermediario de las interacciones entre cargas, pero el fotón no crea las cargas.


De: perroverde_uruguay
2008-09-23 12:24:51

Hola Pedro; solo decirte que la pagina esta muy buena y me entretengo mucho intentando entender todo esto que tanto me gusta...desde ya muchas gracias es genial encontrar todo este material y aun más como evacuas todas las dudas..
Saludos y mucha suerte


De: nicolas
2008-12-26 19:32:34

Hola me gustaria saber suponiendo que el graviton exista , que onda o que fuerzas , desprenderia al graviton para liberarse .........

espero tu respuesta gracias


De: isaac
2009-02-11 01:49:47

Pedro, me ha llevado 2 dias a ratos leerme los articulos de "esas maravillosas particulas", sin duda seguire leyendo el tamiz, muy ameno de leer, si señor... aunque para los fisicos sea de Barrio Sesamo....
para mi UN 10!!! ....coñ*! un alumno puntuando a un profesor y encima fisico ;) ...bueno, bueno y a todos los que colaborais con correciones,esquemas, etc.
ENHORABUENA MUCHACHOS!!!


De: odrareG Costa Rica
2009-02-27 23:02:48

disculpen compañeros, si peco de ignorante con mi siguiente comenteario... ahi les va desde Costa Rica... si saben que mi pais existe
Pienso que no es de extrañar que la gravedad sea debil, despues de todo es parecida a la luz, almenos en lo que a particulas se refiere. aunque esten separadas por dos diferentes modelos de fisica
es decir, los fotones son de poca energia comparado con otras particulas
digo, y le pregunto al profe Pedro o a cualquier amigo que pueda responderme:
segun una teoria mia, debido a las propiedades de la gravedad, (y creo que es de alcanze infinito igual que la luz, osea zero masa)seria posible observar el siguiente fenomeno: un cuerpo supermasivo "aparece" en una region del cosmos, entonces, ondas gravitacionales se dispersan desde y hacia el cuerpo en cuestion. a la primera observacion no se veria nada de la interaccion, pero al cabo de un tiempo, cuando la gravedad llegue desde y hacia el cuerpo, se podria observar como se afectan mutuamente. esto nos enseñaria mucho acerca de la gravedad y el posible graviton o no?
ademas, si el tiempo se afecta por la accion de la gravedad, ya deja de ser una simple diferencia entre un evento y el siguiente paso del mismo evento. el tiempo debe ser un algo.
ademas, y con esto concluyo, pienso que toda la masa del universo curva el espacio-tiempo sobre si mismo, creo que mas que curvo, el universo entero es una esfera con gravedad tal para nosotros que nada sale de el y practicamente infinito... vivimos en un agujero negro!!! imagino a mi Dios viendonos desde fuera, jejeje


De: El Gravitón contra la Hormiga Atómica. « Cheluman el Magnífico
2009-06-15 11:36:05

[...] http://eltamiz.com/2007/12/18/el-graviton/ [...]


De: Alberto g
2009-09-19 10:33:41

Hola!

Hace poco, en el artículo sobre agujeros negros (http://eltamiz.com/2007/04/11/dentro-del-pozo-intuitivo/) te hice una pregunta, pero ahora veo que aquí tratas precisamente el tema.

Y todo esto enlaza también con el artículo sobre si la cuántica y la relatividad son incompatibles (http://eltamiz.com/2007/04/24/%C2%BFson-la-cuantica-y-la-relatividad-incompatibles/).

Como ves, hace pocos días que he descubierto tu fantástico blog, pero ya me lo he empapado casi entero. Qué vicio! jeje Ya te has ganado otro habitual.

Tras meditar un poco más sobre el tema, mi postura es que la existencia del gravitón SÍ hace la relatividad y la cuántica incompatibles, al menos tal y como están formuladas actualmente.

La relatividad dice que la fuerza gravitatoria es un efecto de la curvatura del espacio-tiempo debido a las masas de los "objetos" materiales.

El gravitón es la esperanza de poder incluir a la gravedad en la teoría cuántica de campos. Bien, si el gravitón existiese, implicaría que la gravedad es una fuerza igual que todas las demás, transmitida por campos (=partículas). Y no un simple efecto la curvatura del espacio-tiempo. En este punto se está peleando con la relatividad, ¿no crees?

Por otra parte, si la gravedad fuese una fuerza más, normal y corriente, ¿cómo se explica la curvatura del espacio-tiempo? ¿O en la teoría cuántica entonces se eliminaría dicha curvatura?

Otra duda más. Si la gravedad la transmite (o comunica) el gravitón, ¿qué pasa con los agujeros negros? ¿cómo escapa el gravitón del agujero negro para decirle a un fotón, "¡oye que tienes que desviarte!"?

Pedro, no sé si tienes respuestas para estas dudas (no sé si alguien en el mundo la tiene), pero sí me gustaría conocer tu opinión.

Por otra parte, hay otro punto que me genera dudas. ¿Es el gravitón compatible con el campo de Higgs? Es decir, si pensamos que dicho campo es el que confiere la propiedad "masa" a las partículas... entonces ¿qué pinta el gravitón? Debería ser la capacidad de interacción con el gravitón la que confiera la capacidad "masa"... y si fuese así, el campo de Higgs pierde el sentido por el que fue propuesto.

Y ya paro de rayar por hoy.

Saludos!


De: maje
2009-10-01 17:38:25

wenas...
casualmente estaba buscando información sobre el gravitón para mi clase de fisica, nunca antes habia oído hablar de el, y cuando mi profesor habló por primera vez de lo que era me entró una pequeña duda que es posible que ya hayas respondido pero yo no haya captado...

hablando sobre campos gravitatorios estudiamos que un cuerpo con una masa determinada atrae a otro cuerpo con otra masa con una fuerza determinada, que tambien ocurre al contrario, pero que a la vez se atraen con la misma fuerza(supongo q teniendo en cuenta lo que he leido aqui esto para vosotros será un juego de niños, pero yo acabo de entrar en 2º de bachiller) a la misma vez, mi profesor nos comentó que el gravitón es una particula que hace que la gravedad tenga efecto y dichos cuerpos se atraigan, cosa que aun no está comprobada. Puesto que es lo primero que leo de este blog, aunque creo que voy a empezar a leerlo entero, no me ha quedado muy claro como es que eso ocurre, puesto que hay demasiados conceptos que nunca antes habia escuchado, asi que mi pregunta es: ¿como hace el gravitón para que dos cuerpos se atraigan? por que yo pienso que el truco estaria en que el gravitón se adiere al cuerpo y lo atrae, cosa que tambien se produciria por fuerza de gravedad y se convertiria en una especie de buqule (unas particulas que unen el graviton con el cuerpo necesitarian otras particulas que las uniesen al graviton) o la gravedad actuaria sola y el graviton solo la ¿ayudaria?, otra duda seria ¿como sabe el graviton hacia donde debe ir? aunque supongo que én este caso es bastante coherente la teoria de la deformacion del espacio. pero yo, y desde mi mas sincero e ignorante punto de vista opino que en el caso de que el graviton existiera seria el que crea una especie de tejido que se deforma de modo que los cuerpos son atraidos el uno hacia el otro.

bueno... repito que no e podido enterarme bien del articulo y a lo mejor mi falta de informacion me esta haciendo decir barbaridades... por eso me gustaria saber por lo menos la respuesta a las preguntas que me he planteado a mi misma desde que se de la existencia de esta partícula tan peculiar


De: oscar
2009-11-06 23:46:48

hola pedro, muy buena tu pagina. Aqui va una toria de cosecha propia, puede que sea una tonteria, pero es la que tengo:
considerando la realidad en la que tenemos, como ya sabes 3 dimensiones en el espacio, mas una cuarta que es el tiempo.Si consideramos cualquier cuerpo con masa en el que nosotros podemos observar todas sus propiedades(gravitatoria y electromagnetica) tendriamos como resultado no un simple objeto, sino un hiperobjeto en el cual, las propiedades de campo que produce el mismo son la deformacion de las 4 dimensiones, en las cuales nosotros solo podemos obsevar directamente las que estan dentro de las dmensiones espaciales,que son dentro de las que nos podemos desplazar, pues para poder observar el hiperobjeto en toda su magnitud tendriamos que poder abstraernos de la cuarta dimension, que es el tiempo, lo que actualmente es imposible. La unica solucion seria alcanzar la velocidad de la luz en la cual, como sabes, el tiempo se dilata. Seria en ese momento cuando podriamos observar cualquier objeto(hiperobjeto) con todas sus propiedades, ya que asi como explicaba Einstein, para un ser que existiera en un plano con solo dos dimensiones espaciales, la observacion de la 3ª dimension espacial seria imposible, a no ser que se sacara al ser de su mundo de dos dimensiones. Con el tiempo sucede una circunstancia analoga: al estar presos de la dimension temporal somos incapaces de percibir directamente cualquier objeto en su verdadera magnitud, por lo que para el resto de propiedades necesitamos medios de observacion indirectos.
Ya Einstein consideró el universo como un hiperespacio curvo.
¿Por qué no ir un paso mas alla y considerar cualquer objeto como un hiperobjeto?
un dia estuve viendo lo que seria una representacion de una hiperesfera en 2 dimensiones( puesto que la representacion en 3 es, com sabes una 3-esfera lo mismo que un circulo seria en realidad una 2-esfera) y curiosamente me recordó a las lineas de campo que producen tanto la gravedad como la fuerza electromagnética.
Es mas, tambien me recordó a los orbitales de los electrones alrededor del nucleo (s,p,d, f) por lo que me llevó a pensar que el universo esta compuesto por una hiperesfera llena de hiperesferas que interaccionan entre si, desde universo hasta átomo.
No creo que sea nada original lo que planteo, pero puesto que no he visto referencia a lo que comento en ningun sitio hasta la fecha, asi comento lo que me pasa por la cabeza en vez de pensar que estoy como una cabra.
Gracias por tu pagina, gracias por dar un espacio en el que cualquier lego en la materia puede expresar sus ideas.


De: cheluman
2009-11-08 16:26:55

Maravilloso artículo. Imposible explicarlo de forma más sencilla.


De: Isaz_Asturies
2009-12-10 23:23:17

Hola a tod@s. Como me gusta que se hable de Física!!! Vi algún comentario que hacía referencia a que a lo mejor estos artículos y comentarios quedan como un juego de niños para los físicos. Deciros que yo soy físico y la forma más lógica de hacer frente a un pensamiento es a través del lenguaje coloquial antes del matemático-formal, es decir, si se es capaz de explicar algo con palabras es señal de que se entiende y comprende. El trabajo de este blog me parece, sencillamente maravilloso.

Creo que quereis dejar para otro artículo las cuestiones de relatividad, pero debido a algunas dudas que aparecen voy a comentar que "el vacio" no existe como tal, ya que lo que realmente hay es "un mar infinito de partículas virtuales que aparecen y desaparecen durante un lapsus de tiempo" (incertidumbre de Heisenberg).

Con respecto a la curvatura del espacio-tiempo: las lineas rectas solo existen en el plano y en el espacio euclideo. En física lo que se da son las "geodesias", que son las trayectorias más cortas entre dos puntos (no necesariamente rectas, es decir, se dice que el espacio no tiene porque ser "euclideo"). Cuando la masa deforma el espacio-tiempo, obliga a que la luz se mueva siguiendo una geodesia, que es la "linea recta" en un espacio "no euclideo", por lo que la luz no se ve afectada por la gravedad (el foton tiene masa cero), solo sigue el camino más corto (la geodesia).

Hay comentarios muy ingeniosos, como por ejemplo, que el graviton se mueve en el espacio al mismo tiempo que lo deforma. A esto quiero decir que el graviton es un mensajero, no es él quien deforma al espacio-tiempo, es la propia masa. El graviton sigue la trayectoria de la geodesia. Lo que me recuerda que hay que hacer una puntuación sobre si la fuerza gravitatoria se explica con la deformación del espacio-tiempo: eso no es así del todo, la deformación del espacio-tiempo hace que el graviton siga una trayectoria determinada, pero no es la responsable de que la fuerza gravitatoria exista, por lo que la relatividad y la cuantica sí son compatibles, es que DEBEN de serlo, dado que el universo se tiene que poder explicar con un modelo válido para todas sus manifestaciones.

Otro comentario ingenioso, el que el universo no es continuo. Esa hipótesis tiene mucho sentido, dado que si ni siquiera la energía lo es, ¿por qué debe de serlo el universo? La justificación a partir de la densidad me parece muy buena. Con respecto a la energía debo de hacer un comentario también: la energía SOLO se conserva cuando el sistema es AISLADO. Muchos sistemas que se estudian no son aislados, por lo que la energía no se tiene porque conservar, esto lo digo porque algo leí por ahí.

Por último, dejo una cuestión en el aire para pensar, y que su resolución puede abrir muchas puertas nuevas en la Física: ¿Qué ocurre cuando una partícula con carga se mueve a velocidad no nula? Que el campo eléctrico se deforma y aparece el campo magnético como consecuencia (lo que explica que una corriente, es decir, electrones en movimiento, genere un campo B). ¿Y qué pasa cuando lo que se mueve a velocidad no nula es una partícula con masa? ¿El campo gravitatorio se deforma y aparece un campo nuevo (análogo al magnético)? ¿Ese campo (de existir) es medible? ¿Nos proporcionaría información nueva sobre el gravitón? (seguro que sí).

Un saludo a tod@s


De: xx32
2009-12-11 15:03:33

pues.....un ser bidimensional pudiera ver un objeto tridimensional viendolo como la susesión de cambios ocurridos a este objeto en un tiempo dado....
¿como puede existir el graviton y la deformación espacial simultaneamente?
si existe la deformación del espacio-tiempo, ¿que hace que los objetos caigan en los "huecos" formados por la masa?


De: Isaz_Asturies
2009-12-12 18:26:32

Que el espacio-tiempo se deforme a consecuencia de la masa no significa que sea el gravitón el responsable de esa deformación, es decir, la Tierra deforma el espacio-tiempo, pero lo deforma muy poco debido a que el valor de su masa es "pequeño" (en terminos astronómicos, comparado con un agujero negro, por ejemplo). Si nosotros "caemos" hacia la Tierra es porque aparece una fuerza gravitatoria que nos afecta, y nosotros sabemos que tenemos que ser atraidos por la Tierra (y viceversa) porque el gravitón nos lo dice (es un mensajero, nos informa de la presencia de una masa). Por lo tanto, la masa deforma el espacio-tiempo y el gravitón solo se mueve por ese espacio, siguiendo las geodesias (trayectorias "rectas" en un espacio curvo "no euclideo"). Entonces es perfectamente compatible el echo de que el espacio-tiempo se deforme y la existencia del gravitón.

Podríamos preguntarnos, ¿como sabe el espacio-tiempo de la presencia de una masa para así deformarse? La respuesta sería que el espacio-tiempo se deforma a medida que el gravitón se mueve por él, por lo tanto, el espacio-tiempo sabe de la presencia de una masa por la presencia del gravitón, y según lo "ve" se deforma, cuya deformación a su vez obliga a dicho gravitón seguir una trayectoria determinada (geodesia). Es como que la reacción de cada uno afectara a la respuesta del otro.


De: carlocho
2010-02-11 22:53:36

Hay algúna teoría, idea o respuesta definitiva a cualquiera de mis siguientes inquietudes?:
1. Las ondas gravitatorias despedidas desde un punto cualquiera, por explosión de un pulsar binario o desde un agujero negro o desde donde sea que viniera, es como una ola de mar que viaja por el espacio?
2. Se la podría ver, oir, sentir?
3. En un artículo se dice que luego de la explosión de un pulsar binario hace un tiempo, su onda gravitatoria se dirijió a nuestro planeta, pero que su fuerza al momento de alcanzarnos iba a ser tan débil que no nos daría ni siquiera oportunidad para estudiarla. Qué hubiera pasado si por el contrario la fuerza de esta onda hubiera sido muy fuerte, que efecto hubieramos tenido en nuestro planeta? Hubieramos sentido talvez que una fuerza invisible nos hala fuera de nuestro planeta o por el contrario talvez que nos empuja y aplasta, vibración, explosión o no hubieramos sentido nada?
4. Podríamos decir que una onda gravitatoria en viaje es como una onda explosiva que se mueve veloz e invisible luego de una explosión pero que destruye lo que alcanza?

Estupendos artículos, felicidades y gracias


De: Pedro
2010-02-12 07:48:42

carlocho,

1. Las ondas gravitatorias despedidas desde un punto cualquiera, por explosión de un pulsar binario o desde un agujero negro o desde donde sea que viniera, es como una ola de mar que viaja por el espacio?

No exactamente, puesto que aquí no se transmite la onda por la oscilación de la materia, pero tanto en un caso como en otro --si existen las ondas gravitatorias-- se trata de una onda.

2. Se la podría ver, oir, sentir?

Nuestros ojos no la pueden ver. Al atravesar la materia, la harían oscilar levísimamente, pero no creo que un oído humano pudiera nunca detectar tan minúscula vibración.

3. En un artículo se dice que luego de la explosión de un pulsar binario hace un tiempo, su onda gravitatoria se dirijió a nuestro planeta, pero que su fuerza al momento de alcanzarnos iba a ser tan débil que no nos daría ni siquiera oportunidad para estudiarla. Qué hubiera pasado si por el contrario la fuerza de esta onda hubiera sido muy fuerte, que efecto hubieramos tenido en nuestro planeta? Hubieramos sentido talvez que una fuerza invisible nos hala fuera de nuestro planeta o por el contrario talvez que nos empuja y aplasta, vibración, explosión o no hubieramos sentido nada?

Si fuera lo suficientemente intensa como para sentirla (algo muy raro) notaríamos una especie de aumento y disminución periódicas del campo gravitatorio... pero para cualquier caso realista, no notaríamos nada de nada.

4. Podríamos decir que una onda gravitatoria en viaje es como una onda explosiva que se mueve veloz e invisible luego de una explosión pero que destruye lo que alcanza?

Una onda gravitatoria no destruye nada, ni es explosiva. Más que como lo que describes, es el leve sonar de un arpa tocada delicadamente a unos cuantos kilómetros de distancia :)

(Gracias por poner las preguntas aquí)


De: carlocho
2010-02-12 13:34:11

Muchas gracias Pedro me has aclarado muchas dudas. Saludos desde Quito-Ecuador


De: Cristhian
2010-05-31 02:00:40

Bueno, he estado pensando que como cada campo posee su partícula, el campo de Higgs va asociado al bosón de Higgs por ejemplo, entonces ¿el campo correspondiente al gravitón es el propio espaciotiempo?


De: Pedro
2010-05-31 07:26:01

Cristhian, es el campo gravitatorio sin tratarlo como uno especial. Estás mezclando relatividad general (campo gravitatorio como deformación) con cuántica (campo gravitatorio intermediado por partículas virtuales) de un modo que, hasta ahora, no se ha logrado.


De: Cristóbal
2010-08-22 00:28:38

Hola a todos. La física cuántica, para un profrano como yo, representa una salida tan alocada del sentido común que resulta irresistible. Más aún si es explicada de una forma tan amena como eficaz (como en vuestra página). Digamos que es como estar tumbado mirando las estrellas y sentir el vértigo atronador del universo, pero en este caso de manera virtual (y por lo que vemos mucho más complejo). Bueno, mi pregunta va orientada hacia la teoría de las supercuerdas, concretamente la Teoría M, y a pesar del riesgo de falsacionismo y pseudociencia que la cubre (¿cómo comprobar una teoria que admite más de 3 dimensiones físicas si no podemos detectarlas de ninguna manera?) me pregunto: ¿existe la posibilidad, en caso de que la (o las) teoría fuera cierta, de que los gravitones emigraran a otras dimensiones espaciales y fueran de este modo indetectables? ¿Podría detectar el actual LHC cómo el gravitón desaparece repentinamente, y ser esto una prueba de la existencia de al menos otra u otras dimensiones espaciales cerradas?. Muchísimas gracias por vuestra página y todos los comentarios. Me hacéis sentir como algo más que una lechuga, aunque en el fondo sigo teniendo la impresión de que mi cerebro no es más que una lechuga, je je! ¡Saludos a todos!


De: Battosay
2010-08-24 14:43:42

@Pedro

El fotón, por ejemplo, es el intermediario de las interacciones entre cargas, pero el fotón no crea las cargas.

La entrada ya tiene tiempo, y el comentario de Pedro también, pero no puedo evitar preguntar, ¿qué crea entonces las cargas?¿Acaso hay un bosón y un campo asociados a ellos? Como me digas que sí, me lo hago encima.


De: Pedro
2010-08-24 15:05:16

Battosay, no sabemos qué crea la carga eléctrica, ni si la pregunta tiene respuesta. Sólo sabemos que lo que llamamos carga eléctrica es una de las propiedades de la materia, y cómo se comporta ante las interacciones que conocemos. Hay una breve explicación en el primer artículo de Electricidad I: http://eltamiz.com/2009/10/07/electricidad-i-carga-electrica/.


De: Battosay
2010-08-24 18:12:49

Precisamente, siempre había pensado en la carga con una propiedad intrínseca de la materia, o mejor dicho, de cada partícula. Leyendo los cometarios, me llamó la atención tu frase, como dejando caer que había un campo detrás, al igual que la masa. Gracias por la aclaración.

Si embargo, no deja de ser curioso, que la masa de una partícula, que bien podría definirse como otra propiedad más, dé tantos quebraderos de cabeza. No puedo evitar la sensación de que el día que descubramos qué es realmente, nos daremos de cabezazos contra la pared, para no ver algo tan obvio.


De: Pacotron
2010-09-09 19:12:41

Hola Pedro. Soy lector habitual de revistas de divulgación científica avanzada ( Physics Todaty, Sci Am, etc..) y me quito el sombrero ante tu capacidad didáctica y sin concesiones baratas...He seguido una de tus presentaciones sobre el gravitón y no puedo evitar hacerte esta pregunta: ¿Cual es la constante que relaciona la frecuencia de la onda gravitacional y su energía ( o sea, el equivalente de la de Planck para los fotones, si es que existe tal cosa...) La fracción de energía ( nº de gravitones) emitida en forma de ondas gravitaciones por un sistema binario de masas orbitando respecto a su centro de masas parece muy inferior a la equivalente electromagnética, no?


De: Pedro
2010-09-10 08:11:46

Pacotron, siento decepcionarte después de los halagos... pero no lo sé. Que yo sepa, los intentos habituales --cuando se considera el gravitón como una partícula sin masa que viaja a c, porque si no se usa la relación de de Broglie en la que, desde luego, aparece h-- utilizan la misma constante de Planck para los gravitones que para todo lo demás, aunque acabo de ver un libro que sugiere una constante diferente para la interacción gravitatoria (http://www.springerlink.com/content/h14nj26t8587m486/).

Eso sí, no hace falta una constante diferente para justificar la energía mucho menor: ten en cuenta que la frecuencia de un sistema binario como el que describes, o cualquier otra fuente astronómica de ondas gravitatorias, es muchísimos órdenes de magnitud menor que la de las ondas electromagnéticas habituales -- estamos comparando 10^14 Hz con, no lo sé, 10^-5 Hz si el período del sistema es de unas pocas horas, y eso ya implica 19 ceros de diferencia en la energía, que se dice pronto.


De: William.F
2011-06-29 16:27:05

Enhorabuena. Fantástico blog. Me he leído del tirón toda la serie de partículas.

Ojalá mi profesora de Física en COU hubiese contado las cosas de una manera tan amena. El caso es que ella chocó "de cabeza" contra mi núcleo y me desvió de mi trayectoría: abandoné física por diseño.


De: oliverious
2011-12-26 15:37:08

Tengo una duda : si el campo gravitatorio viaja a la velocidad de la luz, eso indica que si en un momento dado nuestro sol explotara, los planetas continuarian girando alrededor del (antiguo) sol durante incluso varios minutos?


De: Sergio B
2011-12-27 20:32:14

@oliverius, depenede de lo que entiendas por explosion, pero si es lo que yo me imagino por explosion, la masa del sol seguiria centrada en su sitio, asi que los planetas seguirian girando alrededor del antiguo sol durante mucho tiempo, hasta que la expansion o perturbacion de la masa del sol y los diversos planetas no se fuera al garete.


De: Arturo
2012-03-09 00:16:30

Buen artículo, porque se la juega en explicar de modo simple temas tan complicados. Pero hay un punto que siempre me da vueltas (por lo demás no es totalmente una idea propia ya que está por ahí expuesto de diferentes formas en trabajos revisados) ¿cómo es posible que el gravitón, si es que existe, viaje a una velocidad igual a la luz a quien también afecta? : la velocidad de la gravitación en realidad debiera ser millones de veces mayor a la de los fotones para que la infinidad de gravitones a su alrededor (de los fotones) los afecten. Ello pudiera dar lugar a que sí se curven los haces de luz (ya comprobado experimentalmente) porque el espacio-tiempo está curvado justamente por la presencia masiva de gravitones). Ello no necesariamente violaría el principio Einsteniano de ser la de la luz la velocidad máxima del universo ya que la gravitación traspasaría la dimensión de este universo (en que la luz es la velocidad máxima) y uniría -la gravitacion- este universo con los universos paralelos postulados en las nuevas teorías. El espacio-tiempo se mantendría homogeneo dentro de nuestro universo, pero fuera de él tendríamos la eternidad, en múltiples universos coexistentes en otros espacio-tiempos.


De: Ed
2012-03-11 19:42:09

Perdón por mi ignorancia extrema y por si pregunto una ridiculez: Si la "velocidad de la gravedad" es igual a la de la luz y, contando que el universo se expande a velocidades superiores a la de la luz, ¿es posible que hayan zonas de expansión en el universo en las que no exista gravedad? (claro, ni luz)... Y, si es así, ¿qué sucede con el espacio-tiempo allí? Gracias.


De: Nuño Valencia
2012-07-13 20:35:12

Ahora que se ha descubierto la particula de higgs, ¿los gravitones existirian? porque ya tenemos una particula para la fuerza gravitatoria, por cierto que vicio esta pagina esta todo muy bien explicado y sin complicaciones para tener una culturilla.
Buen trabajo.


De: Pedro
2012-07-13 22:38:55

Nuño, no. Los gravitones no tienen que ver con el bosón de Higgs, que no es la partícula de la fuerza gravitatoria. El bosón de Higgs no es el intermediador de ninguna fuerza, a diferencia --de existir-- del gravitón, que sí lo es. La gravedad no forma parte del Modelo Estándar y el descubrimiento del Higgs no cambia nada en lo que respecta a esta entrada.


De: CaspolinoX
2012-09-17 11:39:48

Antes de nada, enhorabuena a eltamiz.com por su excepcional manera de divulgar.

A raíz de la no inclusión del gravitón en el modelo estandar, a raiz de la demostración de la existencia del higgs, y también a raíz de mis últimas lecturas en relación con los sistemas dinámicos y el caos, ha pasado por mi cabeza una posible hipótesis de la causa de la gravedad (ahí es nada).
Desconozco si dicha hipótesis es conocida o no, o si está descartada y por qué.

Con respecto al higgs, y de cómo da masa a los fermiones, he leido la analogía de la hierba, aunque también he leido otra analogía muy difundida que es la siguiente: Imaginemos una sala llena de paparazzis (distribuidos de forma homogénea). En estas condiciones, si yo (un mortal cualquiera) estoy en un lado de la sala y quiero pasar corriendo al otro lado de la sala lo tendré bastante fácil porque los paparazzis no me hacen caso alguno, por lo que puedo sortearlos con total facilidad. ¿pero qué pasa si el que intenta cruzar la sala es por ejemplo CR7 (Cristiano Ronaldo)? Pues que por mucho ímpetu que le ponga a sus piernas para llegar lo antes posible al otro lado de la sala, tardará muchísimo más tiempo que yo en llegar al otro lado, pues los paparazzis se abalanzarán sobre él (y además él aprovecha porque le interesa la publicidad). En esta analogía la sala sería el universo, los paparazzis serían el campo de higgs, CR7 sería un fermión (o mejor un átomo completo) y yo sería un fotón.
En definitiva: Existe cierta atracción entre los higgs y los fermiones.

Independientemente de las analogías para explicar el campo de higgs, yo me hago una pregunta que creo que es crucial: ¿la densidad de los higgs en el espacio tiende a ser la misma en todo el Universo? a lo que sin dudarlo me respondo que sí, que por supuesto (o por lo menos en el universo conocido), porque de lo contrario las formulas de Newton, o mejor dicho, la constante de gravitación universal sería distinta en diferentes lugares del Universo, y eso no es lo que la experiencia nos demuestra.

¿qué razones puede haber para que la densidad sea "idéntica" en todo el Universo? Al pensar en los higgs como partículas solo se me ocurre una razón: LOS HIGGS SE REPELEN ENTRE ELLOS, lo cual hace que la distancia entre ellos tienda a formar un campo de idéntica densidad por todo el espacio.

Suponiendo que la aseveración anterior fuera cierta, y que los higgs (con respecto a los fermiones) siguiesen la analogía de "la sala llena de paparazzis", ya podríamos inferir la posible cuasa de la gravedad:
No es la materia la que se atrae mutuamente a distancia; es la mayor cantidad de bosones de higgs existentes alrededor de cualquier cúmulo de materia (a más materia más bosones de higgs) la que provoca el arrastre (cambio de dirección) entre cúmulos de materia "cercanos". Dicho arrastre es producido por la depresión que los bosones de higgs generan en el espacio existente entre dos masas (cúmulos de materia) separadas cualesquiera, ayudadas por la inercia que el propio arrastre genera. Las fuerzas resultantes se expresan con la conocida fórmula de Newton, resultando en un movimiento aceleración de la materia.

Y la siguiente pregunta es: ¿Y por qué la luz también es atraída por la gravedad?
No, la luz no es atraída por el efecto de la gravedad (en el sentido de atracción).
La gravedad es la fuerza resultante por la diferencia de presión creada por la interacción entre los bosones de higgs y los fermiones (interacción a la que llamamos masa). Un cambio de presión en un medio redunda en un cambio de medio (un medio distinto), que en el caso de la gravedad significa que mayor será la presión (mayor cantidad de bosones de higgs) cuanto más nos acerquemos a un cúmulo de materia.
La velocidad de la luz depende del medio por el que transita. Cuando la luz pasa de un medio a otro que tiene una velocidad óptica diferente (p.e.: del aire al agua) y siempre que no lo haga de forma perpendicular, se produce un efecto de refracción: la luz cambia de dirección.
El diferencial de presión, cuyo resultado es la la conocida "fuerza de gravedad", implica un cambio del medio en sí mismo. La luz no aumenta su energía en su acercamiento a un campo gravitatorio, lo que ocurre es que al moverse hacia un medio de menor velocidad óptica, va disminuyendo su velocidad y por lo tanto disminuyendo su longitud de onda (aumentando su frecuencia), pero en ningún caso aumenta su energía; y además, también sufre una deflexión (en este caso una refracción).

De todo esto se desprende otra consecuencia:
La gravedad disminuye la velocidad de la luz a causa de la mayor densidad de bosones de higgs; lo cual implica que (como en todo cambio de velocidad) se genera transferencia de energía. ¿A dónde va a parar esa energía? Al campo de higgs (que es la causa de la transferencia); quizá en forma de calor (aumentando la temperatura del vacío -o del campo de higgs) o quizá generando otras partículas cuánticas, quizás desconocidas o quizás no (¿qué hay del fondo cósmico de microondas?).

Esta consecuencia nos lleva a otra:
El redshift (corrimiento al rojo, aumento de la longitud de onda o disminución de la frecuencia) que medimos de las estrellas y galaxias no está relacionado con la existencia de la energía oscura (causa de la supuesta expansión del universo), sino con la "pérdida" de energía (transferencia de energía hacia el vacío o hacia el campo de higgs), lo que redunda en un aumento de la longitud de onda de la luz, o lo que es lo mismo, en una disminución de la frecuencia (redshift). De esta forma, el redshift sirve para saber qué galaxias o estrellas están más lejos y cuales más cerca, por lo que puede servir para conocer la distancia, calculando previamente cual es la "pérdida" de energía de los fotones por unidad de distancia en el "vacío".

POSIBLES CONCLUSIONES:

El redshift gravitatorio queda aclarado.
El redshift de las estrellas y galaxias queda aclarado.
La deflexión de los rayos lumínicos que inciden tangencialmente sobre el borde del disco solar y que “cambian” la posición visual de las estrellas que quedan detrás, queda aclarada.
La causa del fondo cósmico de microondas... ¿?... es posible.


De: Federico
2012-12-14 14:16:57

Hola!

muchas gracias por estos posts, me encantan. También estoy leyendo un libro sobre este tema ("La partícula divina") y quería comentar algo para ver si me ayuda a salir de mi ignorancia. Me pregunto por qué tanto lío con la gravitación. ¿No podría ser que las partículas que interaccionan con el campo de Higgs lo deformasen de modo que cuando hay muchas partículas (un planeta, por ejemplo), la deformación es muy grande y entonces el recorrido de otras partículas (una luna, por ejemplo) tiende a seguir la trayectoria alrededor del objeto. Esto explicaría el tema? por qué se necesita una partícula?

Si alguien me saca de mi ignorancia ¡Muchas gracias! si no, bueno, gracias también :-)

Federico


De: Federico
2012-12-14 14:23:39

Anda, acabo de leer el post anterior al mío y veo la misma idea explicada con mayor claridad :-)

Ahora sólo falta la opinión experta de algún físico experto

Gracias!


De: Angel
2012-12-15 11:08:17

No soy ningún experto en el tema, pero intento explicarlo tal y como yo lo entiendo. En física cuántica de campos, si tienes un campo, tienes una partícula (las partículas son excitaciones de los campos). Si quieres una teoría cuántica de la gravedad, necesitas un campo cuántico que a grandes escalas siga las ecuaciones de Einstein. Eso implica que el campo cuántico de la gravedad tiene que tener una serie de propiedades muy concretas (entre ellas, que la partícula gauge correspondiente tenga espín 2). El boson de Higgs tiene espín 0, así que su campo no puede explicar la gravedad. Es decir, ningún tipo de interacción entre el Higgs y otras partículas va a ser capaz de explicar la gravedad.

A uno pueden ocurrírsele montones de ideas que suenan bien, pero la parte dura es formalizar esas ideas en una estructura matemática. Los programadores, cuando alguien propone ideas nuevas para un programa, suelen decir "Show me your code". Es decir, no me cuentes tu vida y enséñame como se implementan tus ideas en la realidad. Para la física de este nivel, creo que no queda otro remedio que decir "Show me your math".

Y no quiero menospreciar las ideas de nadie, todo lo contrario. Me parece admirable que la gente dedique su tiempo a extrujarse las meninges con estas cosas. Pero sin una formalización adecuada es complicado saber donde pueden fallar esas ideas exactamente.


De: Federico
2012-12-15 16:24:08

Muchas gracias, Ángel!

No entiendo mucho lo que has dicho, pero lo suficiente para comprender que la cosa es más compleja de lo que pensaba. Es lo que pasa cuando uno no sabe nada de física cuántica, salvo por algún que otro libro de divulgación. Me parece un tema fascinante.


De: Federico
2012-12-17 01:43:50

¿puedo hacer otra pregunta? Es que estoy dándole vueltas a algo que me resulta muy inquietante. Si no he entendido mal, la idea que se maneja hoy en día es que las fuerzas son el resultado del intercambio de distintos tipos de partículas. Pero me resulta sumamente extraño que del intercambio de partículas surja una fuerza (también me resulta extraño que no se gasten esas partículas....). Me estaba preguntando algo. ¿No podría ser que ese intercambio de partículas a lo que conduzca sea a un entrecruzamiento cuántico y que dicho entrecruzcamiento sea lo que se manifieste como "fuerzas" o dé origen a esas "fuerzas"?


De: Los Choques entre Estrellas de Neutrones como Generación de Pulsos Gravitatorios. | Pablo Della Paolera
2013-06-14 18:09:07

[...] http://eltamiz.com/2007/12/18/el-graviton/ [...]


De: ESELVI
2013-06-15 08:45:35

Que el gravitón no se detecte no significa que no exista. Creo que, resumiendo, la estructura de este universo y de su paralelo, está formada por gravitones. El reposo tampoco existe, sólo en fórmulas. Todo está en continuo movimiento. Es el fondo de la cuestión de por qué se forma el Campo de Higgs. El caso es que dicho campo interactúa en el eter con el gravitón formando la onda gravitacional que sólo tiene sentido por el "remolino" producido por el movimiento de las cosas, por ejemplo los plantetas. Por tanto, la masa es responsable sólo en parte de la gravedad.


De: ESELVI
2013-06-15 08:51:40

Y continúo. Por tanto, el movimiento de la masa da lugar a una inercia espacial que es la responable de la gravedad existente ya que el gravitón es la estructura de este universo y su paralelo que lo atraviesa. El remolino gravitacional conecta en cada cuerpo masivo con su centro geométrico, produciendo los agujeros negro y blanco. Es como si hubiera un rozamiento intrínseco al moverse los planetas que producen ese remolino que constituye la gravedad. Continuaré...


De: Martín Gil
2013-09-21 04:48

Pienso que hay que redefinir algunos entes físicos como el concepto de masa y esclarecer el significado de algunas constantes físicas que se presentan en nuestras ecuaciones sin que ni siquiera las hubiésemos sospechado. creo ademas, que debemos ser algo pacientes en la tarea de construir una teoría que entrelace todo lo conocido sobre este tema tan delicado sobre la creación definitiva de una Teoría Geométrica de la Gravitación con perfiles Cuánticos. Un abrazo a Todos!.

De: Ángel Blanco
2014-02-13 01:47

Hola!!! En mi modesta opinión el gravitón no existe. ¿Hay algún experimento que teóricamente pueda demostrar que en un espacio-tiempo sin ninguna deformación siga actuando la fuerza de atracción entre la materia? En el universo no existe ningún sitio en que el espacio-tiempo no esté deformado. ¿Se puede crear en un laboratorio un espacio-tiempo no deformado? Debe existir una partícula sin dimensiones, incapaz de desplazarse en cualquier dimensión conocida o por conocer, excepto en la dimensión tiempo, para la cual constituiría el límite máximo. No tendría masa, o sería del mismo orden que la masa del fotón. Llenaría todo el espacio conocido y nos estaríamos desplazando a través de esas partículas, que sólo existirían en el tiempo. ¿Se conoce alguna partícula similar? ¿Sería esta partícula una analogía del fotón? Muchas gracias a cualquiera que pueda arrojar un poco de luz sobre el tema!!!!!

De: ppaula
2014-04-27 18:46

Este artículo es realmente interesante, cuenta todo de manera bastante comprensible pero en detalle.

Tengo que hacer un trabajo de física de 1º bach y he elegido de tema el gravitón, teniendo que hacer un podcast sobre él. Como esta es la mejor página que he encontrado por el momento, creo que la mayor (sino todo) el video va a estar sacado de aquí. Al acabarlo (sino te importa) me gustaría ponerlo en youtube, dandóte el crédito necesario.

Por otro lado es relativamente reciente la detección de las ondas gravitacionales, lo que abre un gran campo de oportunidades para detectar el gravitón. Me encantaría que hicieras un pequeño artículo mencionando el descubrimiento, pues no me acaba de quedar del todo claro (sólo es una pequeña idea)

De todas formas y en resumen, muchas gracias por este blog, por hacer que gente como yo, con no muchos conocimientos dentro del campo, seamos capaces de entender fenómenos complejos de manera sencilla.

De: Maximilian
2015-05-31 14:10

Esta excelente el articulo, pero la verdad sigo con sed de mas info. sobre el graviton. Aunque la verdad estoy en contra de ciertos estipulados o el modelo, completo de Einstein, porque lo veo como un simple parche, o representacion diferente de la realidad del Universo, tal ves, sea mi imaginacion, o tal ves, no pero para mi la gravedad es una fuerza de atraccion, producida por una particula gravitacional, que mientras mas agrupada este la masa y capte mayor cantidad de masa mas fuerza tendra, y como interactua con energia, los fotones, tambien entran en su rango de atraccion, por el nivel energetico tan debil, de la gravedad, tiene el privilegio de una facil acoplacion en las particulas elementales, de niveles energeticos superiores al suyo

De: Alejandro Coria
2015-06-01 01:55

Maximilian, aunque se espera que el gravitón exista, también se espera que sea completamente compatible con la Relatividad General (dentro de su rango de aplicación).

De: Roberto
2016-01-07 23:30

Un solo apunte: de existir, el gravitón no se mueve a la velocidad de la luz. El gravitón ejerce una acción instantánea, su velocidad es infinita. El experimento mental de Einstein es el siguiente: la luz del Sol tarda 8 minutos en llegar a la tierra. Si quitamos en instantáneo el sol, tendríamos 8 minutos de su luz antes de darnos cuenta de que desapareció. Por otro lado a nivel gravitatorio, al desaparecer el sol, instantáneamente la tierra saldría disparada, sin un segundo de retraso. El efecto de la gravedad se produce al instante. Por eso la elegante solución de Einstein: la gravedad es una curvatura del espacio-tiempo. Es como si tuviéramos una gran sabana y pusieramos una bola de metal, la presión se transmitirá en instantáneo a todo el tejido, y movería otras cosas que tuviéramos en la sabana.

De: Mauricio
2016-02-11 21:41

Y con las noticias recientes de la detección de las ondas gravitacionales... ¿Qué implicaciones hay ahora? Aunque faltan más estudios, ¿se confirma la existencia del gravitón? ¿Es un paso más cerca para que la cuántica y la relatividad se lleven de la mano?

De: Roberto alvarez
2016-08-30 05:55

Que probabilidad hay de que las explosiones internas en el núcleo de la tierra creen gravitones o distorsiones en el espacio tiempo, porque tengan o una teoría, pero necesito la mayor información que pueda recaudar

De: Amaury bittar
2016-10-31 17:52

Ya se han detectado las ondas gravitacinales podrías hacer una actualización de la entrada para saber quele separa ahora ala búsqueda del graviton.

De: Jorge
2016-11-01 22:51

Roberto, "Un solo apunte: de existir, el gravitón no se mueve a la velocidad de la luz" creo que no estás en lo correcto, precisamente es lo que Einstein quería demostrar con la TGR, que los efectos gravitatorios (o gravitacionales) no son instantáneos, tardan lo que la luz tarda en llegar, por favor revisa tus conceptos, saludos!!

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