miércoles, 15 de julio de 2009

¿Los gravitones tienen masa en reposo no nula?


El gravitón es la partícula elemental responsable de la fuerza de la gravedad.

Todavía no ha sido descubierto experimentalmente.

Teóricamente debería tener masa en reposo nula.


¿Qué límites para la masa del gravitón ofrece

el fondo cósmico de microondas?


Sergei Dubovsky de la Universidad de Stanford, EEUU, y sus colaboradores

han mostrado que su masa debe ser m\lesssim 10^{-30}~\mbox{eV}\approx(10\mbox{ Mpc})^{-1}

(Mpc es megapársec).

Más aún, un gravitón con una masa en el rango (10\mbox{Mpc})^{-1} \,\mbox{ a }\, (10\mbox{ kpc})^{-1} conduce a modificaciones en la polarización del fondo cósmico de microondas

al alcance de los instrumentos del satélite Planck (ya en órbita).

El artículo técnico es Sergei Dubovsky, Raphael Flauger, Alexei Starobinsky,

Igor Tkachev, “Signatures of a Graviton Mass in the Cosmic Microwave

Background,” ArXiv, Submitted on 9 Jul 2009.

Las propiedades físicas del gravitón dependen de la teoría cuántica de la gravedad correcta, todavía no conocida.

Aún así, para campos gravitatorios débiles, podemos suponer que la aproximación cuasiclásica nos da una idea correcta sobre sus propiedades,

como nos recuerda magistralmente Carlo Rovelli,

Notes for a brief history of quantum gravity,” ArXiv,

Submitted on 16 Jun 2000.

En 1971, t’Hooft y Veltman decidieron aplicar las nuevas técnicas

de renormalización (dimensional) que habían desarrollado a la teoría

cuántica de la gravedad.

Como ejercicio de calentamiento decidieron aplicarlas a un campo

de Yang-Mills, mostrando que éste último es renormalizable

(lo que les llevó a ganar el Premio Nobel de Física en 1999), pero la gravedad cuántica no lo es.

Posteriormente, van Dam y Veltman estudiaron la posibilidad de que

el gravitón fuera masivo (independientemente también lo hizo Zakharov).

Si el gravitón es de masa en reposo nula, su polarización sólo tiene dos posibles valores (como en el fotón).

Sin embargo, un gravitón masivo tiene grados de libertad adicionales

en la polarización y ciertas partículas “fantasmas” (ghosts)cuya

confrontación con los datos experimentales requiere cierto ajuste fino,

lo que produce ciertas dificultades.

Aún así, sólo el experimento tiene la última palabra.

¿Cuál será la última palabra del satélite Planck?

Sólo el tiempo lo dirá.

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