Claudia de Rham decodifica los rompecabezas de la gravedad

Una mirada a la gravedad desde el punto de vista de la física cuántica revela exactamente lo que significa. Los expertos suponen que las ondas gravitacionales, similares a la luz, están formadas por bocadillos pequeños en menor escala. En consecuencia, hay una partícula cuántica gravitacional, un gravitono llamado así. Graviton Masselos se encuentra en la versión Einstein de la gravedad con disparos ligeros. Si las ondas gravitacionales se extienden más lentamente, el gravitona tiene una masa. Es por eso que los expertos describen modelos con gravedad limitada como «gravedad masiva». Y sorprendentemente, estas teorías podrían resolver el problema de la constante cosmológica.

Una teoría fantasmal

En enormes teorías gravitacionales, la gravedad no tiene un alcance ilimitado. Por lo tanto, la enorme energía del vacío provista por la física cuántica no doblaría la habitación tanto como proporciona la formulación de Einstein. La fuerte energía del vacío podría combinar observaciones cosmológicas en la teoría de la gravitación masiva y, por lo tanto, explicar la extensión acelerada del universo.

Sin embargo, los investigadores de los años 70 entendieron que una gravitación masiva tiene problemas significativos: contiene espíritus. Estos no son fenómenos sobrenaturales, sino condiciones con energía negativa. Estas condiciones no son menos aterradoras para los expertos. No deberían existir tan bien como espíritus en historias aterradoras.

«Tan pronto como damos fantasmas en nuestra foto del universo, una partícula sana y normal puede obtener energía del hecho de que simplemente une la cantidad necesaria de la oferta inagotable de fantasmas con energía negativa», explica De Rham en su libro. Por ejemplo, un átomo podría entrar en condiciones excitadas si los electrones rebotan en conchas cada vez más altas gracias a los espíritus, que en realidad nunca ocurren. La aparición de estos fantasmas condenó a la gravedad masiva a fallar.

Este era el estado de conocimiento que De Rham tenía cuando estudió extensos modelos gravitacionales. Como cualquier científico para ser tomado en serio, por lo tanto no consideró una enorme gravedad. Utilizó modelos con enormes gravitones, pero solo para examinar el tamaño del exceso de habitación y no para describir nuestro mundo.

En ese momento trabajó estrechamente con el físico Gregory Gabadadze de la Universidad de Nueva York. «Es una persona increíblemente estimulante», dice De Rham, quien hoy se intercambia científicamente con él. El físico de origen georgiano también aprecia a De Rham: «Claudia fue uno de los mejores empleados que he tenido. Fue una gran alegría y un privilegio trabajar con Claudia,« Alabado a Gabadadze. Durante la colaboración fértil, De Rham llegó a un resultado en 2010 que nadie esperaba.

En uno de sus modelos, Graviton pudo tener una masa sin evocar espíritus molestos. Y se ha vuelto aún mejor: De Rham entendió que esta versión de la gravedad no se ha limitado a altas dimensiones espaciales. En cambio, parecía posible formular una gravedad masiva sin fantasmas en las cuatro dimensiones habituales del espacio -tiempo.

Gran escepticismo contra los cazadores de fantasmas

Inicialmente, De Rham dudó de su resultado. Como mujer en un mundo masculino, constantemente había sentido que no había sido miembro de ser una nerd. A menudo había sido subestimado, no confiaba en ella. Ahora había internalizado estos pensamientos. Ha verificado su resultado; Discutió con Gabadadze y su esposo, el cuerpo Andrew Tolley, que trajo ideas importantes. Todo parecía ser correcto. La gravedad masiva aparentemente no fue consagrada.

«Me sorprendió el hecho de que esto había sido pasado por alto anteriormente», recuerda Gabadadze. ¿Todos habían cometido errores en el pasado? No, solo habían pasado por alto una escapada, dice De Rham. Aunque los fantasmas también ocurren en la gravedad masiva de De Rham, Tolley y Gabadadze, pero se acoplan a otros eventos. Y aparentemente, los modelos pueden diseñarse para que los espíritus nunca aparezcan realmente. Se ponen en cadenas, por así decirlo. Todos habían descuidado esta posibilidad de antemano. E incluso de Rham no esperaba; Se había convertido en una cazadora de fantasmas por casualidad.

«A veces también había insultos personales violentos»Claudia de Rham, físico

Uno podría pensar que los expertos se han roto. Pero lo contrario fue el caso. El investigador y su colega se encontraron con mucha resistencia y escepticismo. Inicialmente, una revista especializada rechazó su trabajo sin haberlo enviado al aire libre. Después de su resultado, apareció en otra revista, los físicos intentaron encontrar errores. «Esto es legítimo en sí mismo», dice De Rham, «pero esperaba una discusión constructiva. En cambio, simplemente bloquearon». Algunos investigadores han luchado vehementemente contra nuevos temas. Habían pasado 40 años de sus vidas para refutar la existencia de una enorme gravedad. «En consecuencia, ha habido fuertes emociones en el juego», informa de Rham. A veces, su colega amenazaba graves consecuencias profesionales si no retiraba su trabajo. «A veces también había insultos personales violentos».

En ese momento ya estaba acostumbrado a los contratiempos. Ya había dejado caer un sueño durante toda su vida. Por lo tanto, De Rham permaneció persistente y continuó trabajando en su modelo especulativo en el que nadie creía. Comenzó las críticas de sus colegas, desarrolló aún más los detalles y eliminó los obstáculos.

«Fue un momento difícil», resume de Rham. Y el trabajo con Gabadadze también fue exigente. «Es un gran colega, pero no es un paseo», explica, sonriéndome. «Si progresamos bien, no se ha dicho:» Fantástico, entonces vamos a decirlo ahora. «No, entonces nos arrodillamos y trabajamos incansablemente». Gabadadze admite que tenía una conciencia culpable: «Cuando Claudia me visitó para nuestra colaboración en Nueva York, trabajé con ella temprano en la mañana tarde y no permití que fueran las muchas ofertas culturales en la ciudad. ¡Debería invitarte de nuevo!»

Tomó varios años para las últimas dudas sobre su sorprendente resultado. Mientras tanto, los resultados de Tolley, Gabadadze y De Rham, han sido reconocidos: al menos desde un punto de vista matemático, no hay ninguna razón por la cual Graviton no debería tener una masa. La gravedad masiva parece realista en teoría como la teoría general de la relatividad de Einstein.

Una prueba para la teoría

La buena teoría física no solo debe satisfacer los principios matemáticos. También debe describir correctamente el mundo que nos rodea.

Dado que la gravedad masiva difiere de la teoría general de la relatividad, también proporciona otros fenómenos. Los cosmólogos aún no han podido identificar nada que contradice la teoría de Einstein. Por lo tanto, la gravedad masiva, medida por la precisión anterior, debe corresponder a la teoría general de la relatividad. Esto limita la masa que un gravitono solo puede tener.

La masa de gravitona significa que las ondas gravitacionales no se extienden a la velocidad de la luz. La masa influye en las diferentes frecuencias de una onda de manera diferente. Las ondas gravitacionales de alta frecuencia, como el final de un evento de colisión, apenas deberían sentir nada de una pequeña masa de gravitona. Las ondas de baja frecuencia que se forman al comienzo de un evento probablemente se ralentizarán.

Tan pronto como los detectores de árboles gravitacionales registraron los primeros signos de la colisión de agujeros negros, los datos se examinaron para estas pistas: ¿Existe un retraso inesperado entre las partes de las ondas gravitacionales altas y de baja frecuencia? Hasta ahora, los expertos no han podido identificar ninguna prueba. Sin embargo, dado que los resultados de la medición no son perfectos, pero tienen incertidumbres, aún dejan un gravitono masivo de un máximo de 10^–21 Electron Volt también – ¿Qué tal 10²⁰-El tiempos es menos que la masa de un neutrino, la partícula más ligera conocida.