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¿Por qué hay una búsqueda de una partícula de intercambio de gravedad?

Si entiendo correctamente, de acuerdo a la Teoría General de Einstein de la Relatividad, la masa de los resultados en una distorsión en el espacio-tiempo. A su vez, el movimiento de la masa se ve afectada por la distorsión. Un resultado de la interacción entre la masa y el espacio-tiempo es que la fuerza de la gravedad puede ser explicado. Las masas no están sujetos a una fuerza, sino que son meramente siguientes 4 dimensiones espacio-tiempo geodésica; la gravedad es la geometría.

Y, sin embargo, los físicos están buscando para el intercambio de partículas por la fuerza de la gravedad, y están tratando de unificar la mecánica cuántica con la relatividad, o para unificar la débil/fuerte/fuerzas electromagnéticas con la de la gravedad.

  1. ¿En qué he faltado? Son estas diferentes comunidades de los físicos? ¿La relatividad explican sólo una parte de la historia de las masas, actuando en virtud de la gravedad?

  2. Es la gravedad una fuerza o no? Es sólo una fuerza aparente o no?

  3. Puede una fuerza aparente 'generar' intercambio de partículas? Son la partícula de intercambio y modelos geométricos de ambos puntos de vista diferentes de la misma verdad?

  4. Un lado de la pregunta podría ser: ¿por qué no el resto de las fuerzas de explicarse del mismo modo? O es que lo que está sucediendo con toda esta charla de pequeñas dimensiones extra?

Agradecería cualquier iluminación en esta materia, o de sugerencias de lectura (de preferencia en el 'popular science' o nivel de pregrado).

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jmfsg Puntos 18246

La relatividad General, en la actualidad nuestro mejor modelo de la gravedad, no sólo predice la fuerza gravitacional como un efecto geométrico, también predice la existencia de los gravitones, la "partícula de intercambio de gravedad".

Una teoría sin gravitones o las ondas gravitacionales (voy a usarlos de manera intercambiable a través) podría existir, pero, como ya hemos evidencia indirecta de ondas gravitacionales de la Hulse-Taylor pulsar parece poco probable que los gravitones no existen en la Naturaleza.

Veremos en la próxima década, desde advanced LIGO está obligado a buscar ondas gravitacionales si es que existen.

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Rismo Puntos 1715

Una adición a las respuestas de Daniel Grumiller y sb1:

La principal diferencia de que el campo gravitacional y otros campos, es que según la relatividad general, el campo gravitatorio define el espacio y el tiempo y, por tanto, define la relación de los acontecimientos. Es cierto que es posible hacer una "arbitraria" la división de una cierta aproximación lineal del campo gravitacional en un "plano de fondo" y "olas" en la propagación de este fondo. En principio, este tipo de razonamiento es una violación de la idea de que el campo gravitatorio se define el fondo del espacio-tiempo de una manera holística, y fue el tema de muchas discusiones si esta aproximación es de ningún uso.

Esto es considerado para ser resuelto por la evidencia observacional de que bistar sistemas de suelta de energía en la forma en que el "graviational de onda aproximación", predice, citado por Daniel Grumiller.

La existencia de los gravitones es una conjetura basada en la suposición de que las ondas gravitacionales que presentan la misma naturaleza cuántica clásica como ondas, por ejemplo, las ondas en la clásica del electromagnetismo. En la base de esta hipótesis es la idea de que debe ser posible dividir el campo gravitacional en una parte de la definición de los antecedentes, y luego tener la propagación de las ondas gravitacionales en este contexto, y con la misma dualidad onda-partícula como otras ondas. Sería posible para tratar de quantum efectos gravitacionales en un semi-aproximación clásica.

Ya que no hay evidencia observacional de este, esta conjetura es aún objeto de controversia.

Son estas diferentes comunidades de los físicos?

Algunos tienen un fuerte creen en la existencia de los gravitones, algunos piensan que la gravedad cuántica de las necesidades de un mayor paso conceptual que sólo gravitions, y algunos no tanto, así que, sí, hay diferentes comunidades creer cosas diferentes.

¿La relatividad explican sólo una parte de la historia de las masas, actuando en virtud de la gravedad?

Lo explica todo en un entorno clásico con no demasiado fuerte de las fuerzas de bien, pero no exlpain efectos cuánticos o lo que sucede cuando las fuerzas se vuelven tan fuertes que se producen singularidades.

Es la gravedad una fuerza o no? Es sólo una fuerza aparente o no?

Es una fuerza, es una fuerza aparente, en el sentido clásico del GR, dice que se siente es porque vive en una aceleración de la imagen de referencia. Ambas declaraciones son válidas en el entorno clásico y son independientes de la naturaleza cuántica de la gravedad, y, en particular, de la existencia de los gravitones.

Puede una fuerza aparente 'generar' intercambio de partículas? Son la partícula de intercambio y modelos geométricos de ambos puntos de vista diferentes de la misma verdad?

Sí, ver arriba (modelo geométrico = configuración clásica, la partícula de intercambio = semi-aproximación clásica).

por qué no puede el resto de las fuerzas de explicarse del mismo modo? O es que lo que está sucediendo con toda esta charla de pequeñas dimensiones extra?

El campo gravitacional es fundemantally diferentes de otras áreas (véase más arriba), y esto no tiene conexión a dimensiones extra.

Agradecería cualquier iluminación en esta materia, o de sugerencias de lectura (de preferencia en el 'popular science' o nivel de pregrado).

El problema es que si usted es capaz de hacer esta pregunta, ya estás más allá de la ciencia popular de nivel. Realmente me gustaría recomendar a usted un introducory clase en QFT y uno en GR, no se conseguiría la mejor respuesta a su pregunta :-)

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jcevallos Puntos 226

Me gustaría en primer lugar a la pregunta de si alguien está realmente experimentalmente la búsqueda de un gravitón. El efecto sería demasiado débil para detectar con la tecnología actual. No es la estrecha relación del concepto de "ondas gravitacionales", que es una "curvatura de la onda" en la Relatividad General y que se está buscando.

Hay probablemente dos de los principales motivos para esperar el gravitón idea tener algún mérito.

  1. La Onda Gravitacional es un clásico de la onda, y todos los demás clásicos de las ondas (como con el Electromagnetismo) han encontrado una forma de partículas en la Teoría Cuántica y la Teoría Cuántica de campos. El conocido concepto aquí es "la onda partícula de la dualidad". Así que la expectativa es que en virtud de una teoría de la "Gravedad Cuántica" no sería un gravitón. Este punto no es en sí misma perjuicio de la forma fundamental de que la Gravedad Cuántica de la teoría: todavía puede ser geométrica en sus fundamentos.

  2. Las ecuaciones que describen las partículas cuánticas de campos y cuando se expresa en una notación denominada "2-spinor forma" tienen un patrón básico y la forma. Así que un electrón se describe mediante ecuaciones de Dirac como $\phi_A$. Esto se relaciona con espín 1/2 que es correcta para el electrón. Spin 1 de partículas/campos (por ejemplo, el Fotón) se describen por $\phi_{AB}$ en esta forma de las ecuaciones de Maxwell. Y así continúa el patrón con el N de etiquetas a,B, ..., K describiendo un giro N/2 de partículas. Además de Einstein de la Relatividad General de las ecuaciones cuando se escriben en este spinor formulario de $\phi_{ABCD}$. Esto sugiere un spin 2 - incluso sin ningún tipo de linealización o cuantificación, etc.

La gran diferencia entre las ecuaciones de Einstein y estos otros de menor spin es que el de Einstein ecuaciones son no lineales (que representa el espacio-tiempo de la curvatura), mientras que estas otras ecuaciones son lineales (representa esencialmente lineal subyacente espacio). Así que un fotón además de un fotón es igual a dos fotones, sino un gravitón además de un gravitón no muy igual a dos gravitones.

El escenario en el que el debate sigue es la de la Gravedad Cuántica en la que los diferentes campamentos tienen diferentes opiniones en cuanto a la naturaleza de cualquier subyacente espacio. Estos debates se reflejan en algunos de los otros de la Pila de preguntas.

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