Un equipo de físicos de la Universidad de Estocolmo ha diseñado un experimento que podría, en teoría, detectar gravitones, las partículas hipotéticas que transportarían la fuerza de gravedad. Este avance se publicó en Nature Communications.
Así como los fotones actúan como portadores de la fuerza electromagnética, los gravitones, de acuerdo con modelos teóricos, deberían ser los encargados de llevar la gravedad.
El desafío principal es que los gravitones interactúan de manera extremadamente débil con la materia, lo que ha impedido su detección hasta ahora. Algunos científicos incluso dudan de que alguna vez puedan ser detectados.
Efecto gravito-fonónico
Sin embargo, el nuevo estudio ofrece una visión más optimista. El equipo propuso un experimento que podría medir el «efecto gravito-fonónico» y, por primera vez, capturar gravitones.
La idea es utilizar una barra de aluminio de 1,800 kilogramos, enfriada a una temperatura cercana al cero absoluto, conectada a sensores cuánticos. La barra estaría a la espera de ser impactada por ondas gravitacionales, que provocarían diminutas vibraciones. Estas vibraciones serían detectadas como saltos cuánticos, los cuales marcarían la presencia de un gravitón.
Un detalle clave es que los sensores cuánticos necesarios aún no existen, pero el equipo confía en que podrían desarrollarse en un futuro cercano.
«Estamos seguros de que el experimento funcionaría», afirmó el físico teórico Thomas Beitel, uno de los autores del estudio. «Ahora que sabemos que los gravitones pueden ser detectados, tenemos una mayor motivación para avanzar en la tecnología de sensores cuánticos».
El experimento
De las cuatro fuerzas fundamentales de la física, la gravedad es la más enigmática. Mientras que el electromagnetismo tiene al fotón y la interacción fuerte al gluón, la gravedad sigue sin un portador de fuerza confirmado. Esto complica su integración en el Modelo Estándar de la física cuántica.
El experimento propuesto se inspira en los primeros intentos de detectar ondas gravitacionales en los años 60. El físico Joseph Weber trató de identificar estas ondas utilizando cilindros de aluminio, suspendidos para aislarlos de ruidos de fondo.
A pesar de que Weber aseguró haber detectado ondas gravitacionales en 1969, sus resultados no fueron replicados y sus métodos fueron desacreditados. Las ondas gravitacionales no se confirmarían hasta 2015, gracias a LIGO.
Aunque Weber no buscaba específicamente gravitones, su experimento podría ser la base para este nuevo intento. Con el enfriamiento criogénico y la protección frente a vibraciones, los átomos de aluminio permanecen casi inmóviles, lo que permite que las señales potenciales sean más claras.
Además, el equipo planea comparar sus resultados con los datos de LIGO para descartar interferencias de fondo y así aislar la detección de gravitones.
Más estudios
Según los investigadores, las mejores candidatas para esta detección serían las ondas gravitacionales producidas por la colisión de estrellas de neutrones. Aunque una cantidad descomunal de gravitones pasaría a través del aluminio, solo unos pocos serían absorbidos.
El último obstáculo es desarrollar los sensores cuánticos necesarios, pero los físicos creen que la tecnología está al alcance. «Los saltos cuánticos han sido observados recientemente en algunos materiales, aunque no en las masas que necesitamos», explicó Germain Tobar, físico de la Universidad de Estocolmo y coautor del estudio.