Gravitão

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Na física, o gráviton é uma particula elementar hipotética que transmite a força da gravidade na maioria dos sistemas de gravidade quântica. Para conseguir isto, a teoria postula que os grávitons sempre são atrativos (gravidade nunca repele), atuando além de qualquer distância (gravidade é universal) e vem de um ilimitado número objetos. Na Mecânica Quântica, estes requerimentos definem um bóson de spin par (neste caso 2) com uma massa de repouso zero.

Grávitons são simplesmente postulados porque a mecânica quântica tem sido tão bem sucedida em outros campos. Por exemplo, a interação eletromagnética pode ser muito bem explicada pela aplicação da quantização para os fótons, numa ciência conhecida como eletrodinâmica quântica. Neste caso são continuamente criadas e destruídas todas partículas carregadas, e as interações entre estes fótons produzem efeitos familiares como a eletricidade e o magnetismo. Do mesmo modo, a força nuclear forte e a força nuclear fraca são mediadas por gluons e por bósons W e Z respectivamente.

Dado ao grande sucesso da mecânica quântica na descrição das forces básicas no universo exceto para gravidade, parecia bem natural que os mesmos métodos pudessem funcionar também para a gravidade. Muitas tentativas finalmente levaram a introdução do ainda não observado gráviton, o qual poderia trabalhar de um modo similar ao do fóton e o gluon. A esperança era que isto iria levar rapidamente a teoria da gravitação quântica, apesar da matemática complicada e de nenhuma consistência interna ter ainda emergido.

[editar] Grávitons e modelos de gravidade quântica

A granulação da teoria quântica não e compatível como a uniformidade da relatividade geral de Einstein. Estes problemas, juntamente com alguns quebra-cabeças conceituais, levaram a muitos físicos a acreditar que uma teoria mais completa do que a relatividade geral deveria regular o comportamento próximo ao comprimento de Planck. A Teoria das cordas finalmente emergiu como a solução mais promissora, ela é a única teoria conhecida na qual a correção quântica de qualquer ordem para dispersão gráviton são finitas.

A Teoria das cordas prediz a existência de grávitons e suas interações bem definidas o qual representa um dos seus mais importantes triunfos. O gráviton na teoria das cordas perturbativas é uma corda fechada em um estado de energia vibracional de baixa energia muito particular. O espalhamento de grávitons na teoria das cordas pode também ser calculado da função correlação na [[Teoria de campo unificado |teoria campo conforme]], como ditado pela correspondência AdS/CFT, ou da teoria Matriz.

Um interessante aspecto dos grávitons na teoria das cordas é que, como cordas fechadas sem pontas, eles não seriam limitados por branas e poderiam mover livremente entre elas; este vazamento de grávitons da nossa Brana para dentro do espaço de mais dimensões poderia explicar porque a gravidade é uma força tão fraca, e grávitons das outras branas adjacentes a nossa própria poderiam prover uma explicação para matéria escura. Veja cosmologia brana para maiores detalhes.

Deve ser notado que existem propostas de teoria quânticas da gravidade que não prevêem um gráviton; por exemplo, gravidade laço quântico não tem nenhuma partícula análoga a esta.

[editar] Grávitons e experimentos

A detecção de um gráviton, se ele existir, provou ser bastante problemática. Devido ao fato da força gravitacional ser tão incrivelmente fraca, até hoje, os físicos não foram ainda capazes de verificar diretamente a existência de ondas gravitacionais, como predito pela relatividade geral. (Muitas pessoas ficam supressas ao aprender que a gravidade é uma força fraca. Um experimento simples demonstra isto, por exemplo: um íma de geladeira ordinário pode gerar força suficiente para elevar uma massa contra a força de gravidade gerada por um planeta inteiro. )

Ondas gravitacionais podem ser vistas como estado coerente de muitos grávitons, tanto com ondas eletromagnéticas são estados coerentes de fótons. Projetos que procuram encontrar ondas gravitacionais, tais como o LIGO e VIRGO, estão atualmente iniciando suas atividades.

[editar] Problemas com o gráviton

Muitos não acreditam que os grávitons existam, ao menos da maneira simplista como eles são pensados. Superficialmente falando, gravidade quântica usando interações gauge de um campo de spin-2 (gráviton) falha ao ser empregada como o fóton e outros bósons gauge fazem.

Mas mais importante o spin-2, ondas lineares (ondas gravitacionais clássicas) é somente uma perturbação de certa forma altamente restritva . Em geral existem flutuações do tipo onda, mas elas são não lineares, sendo isto freqüente no caso da Relatividade Geral. As equações de Maxwell sempre admitiram uma onda linear de spin 1, mas as equações de Einstein raramente admitem uma onda linear de spin-2, e quando elas permitem isto, o fazem de forma perturbativa e não exata.

O objeto gravitacional mais análogo a uma onda eletromagnética é atualmente a curvatura Weyl. No eletromagnetismo clássico campos determinados pelas fontes ao lado de ondas eletromagnéticas são independentes das fontes. E na gravitação a curvatura de Ricci é determinada por tensor de energia-tensão ao lado do tensor Weyl livre de fonte o qual contem as ondas gravitacionais.