¿Por qué la gravedad es una fuerza tan débil?
Se vuelve fuerte para partículas solo en la escala de Planck, alrededor de , muy por encima de la escala electrodébil ( , la escala de energía que domina la física a bajas energías).
¿Por qué estas escalas son tan diferentes entre sí? ¿Qué impide que las cantidades en la escala electrodébil, como la masa del bosón de Higgs, obtengan correcciones cuánticas del orden de la escala de Planck?
¿La solución es la supersimetría, las dimensiones adicionales o simplemente un ajuste fino antrópico?
¿Podemos relacionar algunos problemas de mecánica cuántica con la gravedad?
A pesar de que no hay evidencia experimental que entre en conflicto con las predicciones de la relatividad general, los físicos han encontrado razones convincentes para sospechar que la relatividad general puede ser solo una buena aproximación a una teoría de la gravedad más fundamental. El tema central es reconciliar la relatividad general con las demandas de la mecánica cuántica. Bien probada mediante experimentos, la mecánica cuántica es la teoría que describe el comportamiento microscópico de las partículas. En el mundo cuántico, las partículas también son ondas, los resultados de las mediciones son de naturaleza probabilística y un principio de incertidumbre prohíbe conocer ciertos pares de cantidades medibles, como la posición y el momento, con precisión arbitraria. El Modelo Estándar es la imagen unificada de las fuerzas fuerte, débil y electromagnética dentro del marco de la mecánica cuántica. Sin embargo,
En la escala atómica, la gravedad es algo órdenes de magnitud más débiles que las otras fuerzas de la naturaleza. Tanto en la relatividad general como en la gravedad newtoniana, la fuerza de la gravedad crece a distancias cada vez más cortas, mientras que los efectos cuánticos evitan que las otras fuerzas aumenten su fuerza de manera similar. A una distancia de aproximadamente , llamada longitud de Planck, la gravedad se vuelve tan fuerte como las otras fuerzas. En la longitud de Planck, la gravedad es tan fuerte y el espacio-tiempo está tan distorsionado que nuestras nociones comunes de espacio y tiempo pierden significado. Las fluctuaciones cuánticas en esta escala de longitud producen energías tan grandes que los agujeros negros microscópicos aparecerían y desaparecerían. Se necesita una teoría de la gravedad cuántica para proporcionar una descripción de la naturaleza en la longitud de Planck. Sin embargo, los intentos de los investigadores por construir una teoría de este tipo, análoga al modelo estándar de la física de partículas, han dado lugar a graves incoherencias.
Convertiré mi comentario en una respuesta:
Para empezar, la primera respuesta es que: esto es lo que hemos observado y deducido a partir de mediciones experimentales.
Los datos de física de partículas han sido bien ajustados por el Modelo Estándar, es prácticamente una abreviatura para todas las observaciones hasta ahora y existen muy pocas discrepancias con los valores medidos. Este modelo espera la unificación de las tres fuerzas a muy altas energías, y no se ha encontrado nada que contradiga esta hipótesis. El prominente modelo cosmológico del Big Bang utiliza esta expectativa para traducir los datos astrofísicos al modelo del Big Bang.
Lo que falta es la unificación de las cuatro fuerzas, incluida la gravedad. Esto generalmente se llama Teoría del Todo, TOE, y es el santo grial de la física teórica.
En principio, una teoría del todo tendrá la gravedad cuantizada y las teorías de cuerdas tienen la cuantización de la gravedad, pero todavía tiene demasiados problemas con el vacío, etc., no se ha encontrado un modelo que funcione. Si logra modelar los datos existentes, también responderá a esta pregunta, que se denomina problema de jerarquía .
Por lo tanto, su pregunta no puede responderse dentro del marco teórico existente. Una vez que se encuentra un TOE, la respuesta al problema de la jerarquía estará dentro de los parámetros del modelo, y entonces uno se preguntará "por qué este TOE".
pedernal72
Murtuza Vadharia
qmecanico