Gravitació quàntica
From Wikipedia, the free encyclopedia
La gravitació quàntica és un camp de física teòrica que busca descriure la gravetat segons els principis de la mecànica quàntica, i on els efectes quàntics no poden ser ignorats,[1] com en la proximitat de forats negres o objectes astrofísics compactes on els efectes de gravetat són forts
Dins del marc de la mecànica quàntica i la teoria quàntica de camps es descriuen tres de les quatre forces fonamentals de la física. La comprensió actual de la quarta força, la gravetat, es basa en la teoria general de la relativitat d'Albert Einstein, la qual està formulada dins del marc, totalment diferent, de la física clàssica. Tanmateix, aquesta descripció és incompleta: En la descripció del camp gravitacional d'un forat negre amb la teoria general de relativitat, les quantitats físiques com la curvatura d'espaitemps divergeixen al centre del forat negre. Això assenyala la ruptura de la teoria general de relativitat i la necessitat d'una teoria que vagi més enllà de la relativitat general. A distàncies molt properes al centre del forat negre (més properes que la longitud de Planck), es considera que les fluctuacions quàntiques d'espaitemps poden jugar una funció important.[2] Per descriure aquests efectes quàntics es necessita una teoria de la gravitació quàntica. Una teoria com aquesta hauria de permetre estendre la descripció més propera al centre d'un forat negre i fins i tot podria permetre entendre la física en tal centre del forat negre. En termes més formals hom pot argumentar que un sistema clàssic no pot no combinar-se o unir-se de forma consistent amb un de quàntic.[3][4]:11–12
El camp de la gravitació quàntica està en fase de desenvolupament actiu i els seus teòrics estan explorant diverses d'aproximacions al problema de la gravetat quàntica, de les quals les més conegudes són la teoria de cordes i la gravitació quàntica de llaços.[5] Totes aquestes aproximacions tenen per objectiu descriure el comportament quàntic del camp gravitacional. Això no necessàriament inclou unificar totes les interaccions fonamentals en un únic marc matemàtic. Tanmateix, moltes aproximacions a la gravitació quàntica, com la teoria de cordes, intenten desenvolupar un marc que descrigui totes les forces fonamentals. Sovint es fa referència a aquestes teories com a teoria del tot. Altres, com la gravitació quàntica de llaços o de xarxa d'espín, no tenen aquesta intenció, sinó que fan l'esforç de quantitzar el camp gravitacional mentre aquest es manté separat de les altres forces.
Una de les dificultats de formular una teoria de gravitació quàntica és que els efectes gravitacionals quàntics només apareixen a escales dimensionals properes a l'escala de Planck, al voltant de 10−35 metres, una escala extremament petita i per això únicament accessible amb energies molt més altes que aquelles actualment disponibles en acceleradors de partícules d'alta energia. Per tant, els físics no tenen dades experimentals que puguin fer l'escrutini de les diferents teories en competició que han estat proposades i per tant es suggereix emprar aproximacions d'experimentació mental com a mitjà de prova d'aquestes teories[6][7]