Los científicos llevan décadas buscando el gravitón, se trata de hipotéticas partículas que se cree que transmiten la gravedad. Nunca se han detectado en el espacio, pero ahora se han visto partículas similares a los gravitones en un semiconductor. Aunque pienses que esto no tiene mucho sentido, el uso para comprender el comportamiento de los gravitones podría ayudar a unificar la teoría general de la relatividad y la mecánica cuántica, que llevan mucho tiempo en desacuerdo.
Entonces… ¿Dónde están todos los gravitones y que hacen?
El gravitón, hipotetizado durante mucho tiempo, es el único “portador de fuerza” que falta en el actual Modelo Estándar de física de partículas. Como sugiere su nombre, los portadores de fuerza son como los mensajes que se intercambian entre partículas. Junto con la electromagnética, la nuclear débil y la nuclear fuerte, es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo.
Pero, la gravedad es la única de las cuatro fuerzas fundamentales cuyo portador de fuerza, el gravitón, nunca ha sido observado directamente. Y no es nada sencillo capturarlo, según una estimación infame, un aparato del tamaño de la Tierra que orbite alrededor del Sol podría captar un gravitón cada mil millones de años.
Tal vez sea posible detectar gravitones después de todo
A pesar de los desafíos y la búsqueda implacable, parece que hay una luz al final del túnel. Se trata de un nuevo estudio que propone un detector de gravitones que utiliza cilindros de aluminio de 4.000 libras como resonadores acústicos, los cuales podrían utilizarse junto con el Observatorio de ondas gravitacionales con interferometría láser (LIGO) para detectar gravitones individuales.
Inspirándose en el trabajo de Albert Einstein, ganador del Premio Nobel, sobre el efecto fotoeléctrico, que básicamente descubrió la existencia del fotón, este método de detección buscaría de manera similar gravitones en las ondas gravitacionales.
Los investigadores contrastan estos resonadores acústicos con la técnica utilizada por el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferometría Láser (LIGO), que detectó las primeras ondas gravitacionales en 2015. Mientras que LIGO utiliza láseres para medir los cambios en la distancia a medida que una onda gravitacional que pasa distorsiona el espacio-tiempo (hasta 1/10.000 del ancho de un protón), esta nueva investigación se basa en objetos masivos y vibrantes.
Estos cilindros serían barras de aluminio de 1.800 kilos enfriadas justo por encima del cero absoluto. Una vez que una onda gravitacional pasa a través de este detector masivo, cada vibración sutil detectada por un cambio en el nivel de energía sería un gravitón.
Aunque para muchos, detectar un solo gravitón sería aún más difícil, similar a notar el efecto de una sola molécula en una ola oceánica. Por lo que supone ser un plan ambicioso, pues este experimento necesita desarrollar los sensores cuánticos necesarios para detectar cambios en el nivel de energía en el material superenfriado, lo que no será fácil.
Detectar el gravitón nos enseñará como funciona el universo
La teoría general de la relatividad de Albert Einstein atribuye la gravedad a las curvas suaves del tejido espacio-temporal. Pero la detección concluyente de un gravitón demostraría que la gravedad se presenta en forma de partículas cuánticas, al igual que el electromagnetismo y las demás fuerzas fundamentales. La mayoría de los físicos creen que la gravedad tiene un lado cuántico, y han pasado la mayor parte de un siglo tratando de determinar sus reglas cuánticas. La captura de un gravitón confirmaría que están en el camino correcto.
Ninguna de estas pruebas del lado cuántico de la gravedad es completamente irrefutable, pero cada una de ellas aportaría datos concretos sobre las características más sutiles de la fuerza más débil del universo. Un reto difícil, pero no imposible.