El gravitón como un bosón de Goldstone para la ruptura espontánea de la invarianza de Lorentz

Por Francisco R. Villatoro, el 24 agosto, 2010. Categoría(s): Bosón de Higgs • Ciencia • Física • Matemáticas • Mathematics • Noticias • Physics • Relatividad • Science ✎ 2

El gravitón es una partícula tensorial (espín 2) de masa nula (la gravedad se propaga a la velocidad de la luz). El mecanismo de Goldstone para la ruptura espontánea de una simetría global predice la existencia de una partícula de masa nula, el bosón de Goldstone. Si se aplica el mecanismo de Goldstone a la simetría de Lorentz del espaciotiempo resulta un bosón de Goldstone de masa nula con espín 2, es decir, el gravitón. Así lo han descubierto tres físicos georgianos (ex república soviética) J.L. Chkareuli, J.G. Jejelava, G. Tatishvili, que publican su idea en «Graviton as a Goldstone boson: Nonlinear Sigma Model for Tensor Field Gravity,» ArXiv, 22 Aug 2010. Una idea realmente curiosa, aunque todavía está en pañales y es difícil valorar si será prometedora o no. Cualquier teoría que prediga violaciones de la relatividad especial y del teorema CPT ha de ser tomada con alfileres. Aún así, la idea me ha resultado sugerente y el artículo técnico no es complicado de entender (para un físico teórico que haya estudiado teoría cuántica de campos).

Os recuerdo, el mecanismo de Higgs es una versión mejorada del mecanismo de Goldstone para la ruptura espontánea de la simetría. En el mecanismo de Higgs la ruptura se aplica a la simetría (gauge) local, mientras que en el de Goldstone se aplica a la simetría (gauge) global. El gran problema del mecanismo de Goldstone cuando se aplica a la ruptura de la simetría electrodébil es que predice la existencia de bosones de Goldstone, partículas escalares (como el bosón de Higgs) pero que tienen masa nula (a diferencia del Higgs que tiene una masa grande, aunque no se puede calcular y es un parámetro de la teoría). Un bosón escalar de masa nula habría sido observado en los experimentos. Por tanto, el mecanismo de Goldstone no funciona en el modelo estándar para explicar la ruptura de la simetría electrodébil. Aplicar a la violación de la simetría de Lorentz es osado ya que nadie ha observado rastro alguno de la violación de dicha simetría.

Por cierto, ¿por qué sabemos que la supersimetría es una simetría rota? Porque si la supersimetría fuera una simetría exacta de la naturaleza entonces el electrón y el S-electrón (su superpartícula asociada) tendrían exactamente la misma masa. El S-electrón, una particula escalar (espín nulo) con la masa del electrón, habría sido descubierta ya por los experimentos. Por tanto, la supersimetría tiene que estar rota y su rotura es la responsable de que el S-electrón (y las demás superpartículas asociadas a las partículas del modelo estándar) tengan masas muy grandes, fuera del alcance del Tevatrón del Fermilab, quizás alcanzables para el LHC del CERN, o incluso aún mayores y fuera de su alcance. La ruptura de una simetría gracias a un mecanismo tipo Higgs permite explicar la aparición de la masa en partículas que de otra manera serían partículas de masa nula (como los bosones W y Z) y permite que ciertas partículas tengan mucha masa mientras otras partículas tengan una masa pequeña (todo depende de cómo se acoplen al campo de Higgs).



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