Mostra la font per a Gravitó

{{Infotaula partícula
| name = Gravitó
| composition = [[Partícula elemental]]
| statistics = [[Bosó|Bosònica]]
| group = [[Bosó de Gauge]]
| interaction = [[Gravetat|Gravitatòria]]
| antiparticle = Ella mateixa
| status = Teòrica
| theorized = [[Dècada de 1930]]<ref>{{ref-publicació 
|cognom= Rovelli 
|nom= Carlo 
|enllaçautor= Carlo Rovelli 
|article= Notes for a brief history of quantum gravity 
|url= https://arxiv.org/abs/gr-qc/0006061 
|publicació= Cornell University Library 
|any= 2001 
|arxiudata= 2024-12-22 
|consulta= 2025-01-05 
|arxiuurl= https://web.archive.org/web/20241222152820/https://arxiv.org/abs/gr-qc/0006061 
}}</ref>
El nom és atribuït a Dmitrii Blokhintsev i F. M. Gal'perin el [[1934]]<ref name="znamenem marxisma"/>
| symbol = G<ref>G es fa servir per a evitar la confusió amb els [[gluó|gluons]] (símbol g)</ref>
| mass = 0
| mean_lifetime = Estable
| decay_particle =
| electric_charge = 0 [[càrrega elemental|e]]
| color_charge =
| spin = 2
|supercompanya = [[Gravití]]
}}
El '''gravitó''' és un [[Bosó de gauge|bosó intermediari]] hipotètic, una [[partícula elemental]] que permetria de quantitzar la [[gravetat|força gravitatòria]] de la mateixa manera que els [[fotons]] ho fan amb l'[[força electromagnètica|electromagnètica]], els [[bosons W i Z|bosons ''W'' i ''Z'']] per a la [[força nuclear feble|nuclear feble]], i els [[gluó|gluons]] per a la [[força nuclear forta|nuclear forta]]. Es tracta d'una partícula de massa nul·la o quasi nul·la, per la qual cosa pot viatjar o a la [[velocitat de la llum]] o a una velocitat propera, [[càrrega elèctrica]] zero i [[espín]] 2.

== Teoria quàntica de la gravetat ==
La [[Relativitat general|teoria de la relativitat general]] fou presentada el 1915 pel físic teòric alemany [[Albert Einstein]] (1879-1955) i la [[mecànica quàntica]] el 1926 amb els treballs d'[[Erwin Schrödinger]] (1887-1961), [[Paul Adrien Maurice Dirac|Paul Dirac]] (1902-1984), [[Max Born]] (1882-1970), [[Werner Heisenberg]] (1901-1976), [[Niels Bohr]] (1885-1962), [[Wolfgang Pauli]] (1900-1958) i d'altres. Uns anys més tard, cap al 1930, Born, Jordan i Dirac ja foren capaços de formalitzar les propietats quàntiques del [[camp electromagnètic]]. Però ja el 1916, Einstein assenyalà que els efectes quàntics havien de conduir a modificacions en la seva teoria de la relativitat general. A principis dels anys trenta, el físic belga [[Léon Rosenfeld]] (1904-1974) publicà els primers articles tècnics sobre la gravetat quàntica. La relació amb un camp quàntic d'espín 2 aparegué aviat en els treballs de Fierz i Pauli, i el quàntum d'espín 2 del camp gravitatori ja era una noció familiar en els anys trenta. El seu nom, «gravitó», començà a emprar-se el 1934, quan aparegué en un article dels físics soviètics Dmitri I. Blokhintsev (1908-1979) i F.M. Gal'perin (publicat a la revista ideològica ''Sota la Bandera del Marxisme'').<ref name="znamenem marxisma">{{Ref-publicació|cognom=Blokhintsev|nom=D.I.|article=Gipoteza neitrino i zakon sokhraneniya energii|publicació=Pod Znamenem Marxisma|data=1934|pàgines=147-157|cognom2=Gal’perin|nom2=F.M.|volum=6|llengua=Rus}}</ref> Bohr considerà la idea d'identificar el [[neutrí]] i el gravitó, com havien proposat Blokhintsev i Gal'perin.<ref>{{Ref-llibre|títol=Quantum gravity|editorial=Cambridge university press|data=2008|lloc=Cambridge|isbn=978-0-521-71596-6|nom=Carlo|cognom=Rovelli|url=https://www.google.cat/books/edition/Quantum_Gravity/THBBPwAACAAJ?hl=ca}}</ref>

== El bosó intermediari de la gravetat ==
Els gravitons són partícules hipotètiques que transmeten la [[Gravetat|interacció gravitacional]] en el marc de la [[teoria quàntica de camps]], se simbolitzen per ''G''. Encara que no han estat descoberts es pot deduir que la seva massa ha de ser nul·la, ja que la gravitació és una força de llarg abast. La seva [[càrrega elèctrica]] ha de ser també nul·la i el seu [[espín]], enter (són, per tant, bosons).<ref>{{GEC|2=gravitó|consulta=17 maig 2023}}</ref>

Segons la [[Relativitat general|teoria de la relativitat general]] d'[[Albert Einstein]], la gravetat és una propietat inherent de l'espai-temps que es manifesta com una curvatura causada per la presència de massa i energia. No obstant això, en la teoria quàntica, que descriu les interaccions a escala de [[Partícula elemental|partícules elementals]], cal postular una partícula portadora de la força gravitatòria, similar als altres [[Camp (física)|camps de forces]] coneguts, com l'[[electromagnetisme]] (amb el [[fotó]]) o la [[força nuclear feble]] (amb els [[Bosons W i Z|bosons ''W'' i ''Z'']]). Té un espín igual a 2 unitats, i això el diferencia dels altres bosons coneguts, que tenen spins diferents (0 o 1). Ja que sembla que els gravitons serien idèntics a les seves antipartícules, la noció d'[[antigravetat]] és qüestionable.<ref>{{Britannica|name=graviton}}</ref>
[[Fitxer:LIGO measurement of gravitational waves.svg|miniatura|Primera observació d'[[Ona gravitacional|ones gravitacionals]] per [[LIGO]] (senyal GW150914). Mostra els senyals d'ones gravitacionals rebuts pels instruments de LIGO a [[Hanford (Washington)|Hanford]], [[Washington (estat)|Washington]] (esquerra) i a [[Livingston (Louisiana)|Livingston]], [[Louisiana]] (dreta), així com les comparacions d'aquests senyals amb els senyals esperats a causa de l'esdeveniment de fusió de [[Forat negre|forats negres]].]]

== La massa del gravitó ==
Una característica comuna en diverses alternatives teòriques a la [[Relativitat general|teoria de la relativitat general]] és que el gravitó té una massa diferent de zero. Aquestes teories es poden descriure com a teories de gravetat massives. Malgrat les nombroses complexitats teòriques d'aquestes teories, des d'un punt de vista fenomenològic les implicacions de la gravetat massiva s'han utilitzat àmpliament per establir límits per a la massa del gravitó. Una de les implicacions genèriques de dotar de massa al gravitó és que el potencial gravitatori disminuirà de manera similar a una caiguda del tipus [[potencial de Yukawa]]. Aprofitant aquesta característica de les teories de gravetat massives s'ha investigat la massa del gravitó fent servir els objectes més grans lligats gravitacionalment, és a dir, els [[Cúmul de galàxies|cúmuls de galàxies]]. Les observacions fetes des del 2016 han establert el límit més estricte per a la massa del gravitó, la qual és inferior a 6 ×&nbsp;10<sup>−32</sup> [[Electró-volt|eV]].<ref>{{Ref-publicació|article=Bounds on graviton mass using weak lensing and SZ effect in galaxy clusters|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269318302727|publicació=Physics Letters B|data=2018-06-10|issn=0370-2693|pàgines=220–226|volum=781|doi=10.1016/j.physletb.2018.03.076|llengua=en|nom=Akshay|cognom=Rana|nom2=Deepak|cognom2=Jain|nom3=Shobhit|cognom3=Mahajan|nom4=Amitabha|cognom4=Mukherjee}}</ref>

Per altra banda, l'equip de [[LIGO]]/Virgo el 2016 estimà la [[Massa en la relativitat especial|massa relativista]] per a [[Ona gravitacional|ones gravitacionals]] observades a partir de la fusió d'un [[forat negre]] binari en aproximadament 1,22 ×&nbsp;10<sup>−22</sup> eV/c<sup>2</sup>, citant les incerteses en la [[Longitud d'ona Compton|longitud d'ona de Compton]] <math display="inline">\lambda_C = h/m c</math> mesurada de l'ona. L'energia d'una partícula és expressada per l'equació:<ref name=:0>{{Ref-web|títol=A Prediction on the Graviton|url=https://medium.com/discourse/a-prediction-on-the-graviton-a94539b6adfb|data=2020-02-06|consulta=2023-05-19|llengua=en|nom=Nicolus|cognom=Rotich|arxiudata=2023-05-19|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20230519075808/https://medium.com/discourse/a-prediction-on-the-graviton-a94539b6adfb}}</ref>

<math display="block">E = \sqrt {(m_0 c^2)^2 + (p c)^2}</math>on:

* <math>m_0</math> és la [[massa en repòs]] de la partícula, en aquest cas del gravitó,
* <chem>c</chem> la [[velocitat de la llum]],
* <math>p</math> el moment lineal o [[quantitat de moviment]] de la partícula.

Els càlculs teòrics preveuen que tengui un massa d'1,353 64 ×&nbsp;10<sup>−22</sup> eV/c<sup>2</sup>, valor molt proper a l'obtingut pels descobridors de les ones gravitacionals, d'on s'obté una massa en repòs de 4,66 ×&nbsp;10<sup>−24</sup> eV/c<sup>2</sup>.<ref name=:0/>

== Energia i longitud d'ona ==
Si bé se suposa que els gravitons [[partícules sense massa|manquen de massa]], encara transportarien [[energia]], igual que qualsevol altra partícula quàntica. L'[[Energia del fotó|energia fotònica]] i l'[[energia gluònica]] també són transportades per partícules sense massa. No és clar quines variables podrien determinar l'energia del gravitó, la quantitat d'energia transportada per un sol gravitó.

Alternativament, [[gravetat massiva|si els gravitons tinguessin massa]], l'anàlisi de les ones gravitatòries proveiria donaria una cota superior per a la massa dels gravitons. La longitud d'ona Compton del gravitó almenys és de 1.6x10<sup>16</sup> [[metre|m]], o uns 1.6 [[any llum|anys llum]], corresponent a una massa de gravitó no major a 7.7x10<sup>-23</sup> [[electronvolt|eV]]/[[velocitat de la llum|c]]<sup>2</sup>.<ref name="Abbott2017">{{Ref-publicació|article=GW170104: Observation of a 50-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence at Redshift 0.2|url=https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.221101|publicació=Physical Review Letters|data=2017-06-01|issn=0031-9007|volum=118|exemplar=22|doi=10.1103/PhysRevLett.118.221101|llengua=en|nom=B. P.|cognom=Abbott|nom2=R.|cognom2=Abbott|nom3=T. D.|cognom3=Abbott|nom4=F.|cognom4=Acernese|nom5=K.|cognom5=Ackley}}</ref> Aquesta relació entre la longitud d'ona i la massa-energia resulta d'utilitzar la [[relació de Planck-Einstein]], la mateixa fórmula que relaciona la longitud d'ona electromagnètica i l'[[energia del fotó]]. No obstant això, si els gravitons són els quants de les ones gravitatòries, llavors la relació entre la longitud d'ona i l'energia de la partícula corresponent és fonamentalment diferent per als gravitons que per als fotons, ja que la longitud d'ona Compton del gravitó no és igual a la longitud d'ona de l'ona gravitatòria. En canvi, el límit inferior de la longitud d'ona Compton del gravitó és aproximadament 9x10<sup>9</sup> vegades més gran que la longitud d'ona gravitatòria per al succés [[GW170104]], que va ser de ~ 1.700 km. L'informe no donava més detalls sobre l'origen d'aquesta relació. És possible que els gravitons no siguin els quants de les ones gravitatòries, o que tots dos fenòmens estiguin relacionats de manera diferent.<ref name="Abbott2017" />

== Observació experimental ==
La detecció inequívoca de gravitons individuals, encara que no està prohibida per cap llei fonamental, és impossible amb qualsevol detector físicament raonable.<ref name="Rothman">
{{Ref-publicació|article=Can Gravitons be Detected?|url=http://link.springer.com/10.1007/s10701-006-9081-9|publicació=Foundations of Physics|data=2006-11-27|issn=0015-9018|pàgines=1801–1825|volum=36|exemplar=12|doi=10.1007/s10701-006-9081-9|llengua=en|nom=Tony|cognom=Rothman|nom2=Stephen|cognom2=Boughn}}</ref> La raó és l'extremadament baixa [[secció transversal (física)|secció transversal]] per a la interacció dels gravitons amb la matèria. Per exemple, un detector amb la massa de [[Júpiter (planeta)|Júpiter]] i una eficiència del 100%, situat en una òrbita propera a una [[estrella de neutrons]], només podria observar un gravitó cada 10 anys, fins i tot en les condicions més favorables. Seria impossible discriminar aquests esdeveniments del fons de neutrino, ja que les dimensions de l'escut de neutrins requerit assegurarien el col·lapse en un [[forat negre]].<ref name="Rothman" />

Les observacions de les col·laboracions [[LIGO]] i [[Virgo interferometer|Virgo]] han detectat directament ones gravitacionals.<ref name="Abbot">{{Ref-publicació|article=Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.116.061102|publicació=Physical Review Letters|data=2016-02-11|issn=0031-9007|volum=116|exemplar=6|doi=10.1103/PhysRevLett.116.061102|llengua=en|nom=B. P.|cognom=Abbott|nom2=R.|cognom2=Abbott|nom3=T. D.|cognom3=Abbott|nom4=M. R.|cognom4=Abernathy|nom5=F.|cognom5=Acernese}}</ref><ref name="Discovery 2016">{{Ref-publicació|article=Einstein's gravitational waves found at last|url=https://www.nature.com/articles/nature.2016.19361|publicació=Nature|data=2016-02-11|issn=0028-0836|doi=10.1038/nature.2016.19361|llengua=en|nom=Davide|cognom=Castelvecchi|nom2=Alexandra|cognom2=Witze}}</ref><ref name="NSF">{{Ref-web|títol=Gravitational waves detected 100 years after Einstein's prediction|url=https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=137628|consulta=2025-01-05|llengua=en|editor=U.S. National Science Foundation|data=2016-02-11|arxiudata=2019-06-17|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20190617123118/https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=137628}}</ref> Altres han postulat que la dispersió de gravitons produeix ones gravitacionals com les interaccions de partícules produeixen [[estat coherent|estats coherents]].<ref>{{Ref-publicació|article=New sources of gravitational waves during inflation|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2014/08/016|publicació=Journal of Cosmology and Astroparticle Physics|data=2014-08-07|issn=1475-7516|pàgines=016–016|volum=2014|exemplar=08|doi=10.1088/1475-7516/2014/08/016|nom=Leonardo|cognom=Senatore|nom2=Eva|cognom2=Silverstein|nom3=Matias|cognom3=Zaldarriaga|arxiudata=2024-12-16|consulta=2025-01-05|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20241216140051/https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2014/08/016}}</ref> Encara que aquests experiments no poden detectar gravitons individuals, podrien proporcionar informació sobre certes propietats del gravitó.<ref name="detección del gravitón">{{Ref-publicació|article=IS A GRAVITON DETECTABLE?|url=https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S0217751X1330041X|publicació=International Journal of Modern Physics A|data=2013-10-10|issn=0217-751X|pàgines=1330041|volum=28|exemplar=25|doi=10.1142/S0217751X1330041X|llengua=en|nom=Freeman|cognom=Dyson|arxiudata=2024-12-16|consulta=2025-01-05|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20241216152945/https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S0217751X1330041X}}</ref> Per exemple, si s'observés que les ones gravitacionals es propaguen més a poc a poc que ''c'' (la [[velocitat de la llum]] al buit), això implicaria que el gravitó té massa (no obstant això, les ones gravitacionals han de propagar-se més a poc a poc que ''c'' en una regió amb densitat de massa diferent de zero perquè siguin detectables).<ref>
{{Ref-publicació|article=Bounding the mass of the graviton using gravitational-wave observations of inspiralling compact binaries|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.57.2061|publicació=Physical Review D|data=1998-02-15|issn=0556-2821|pàgines=2061–2068|volum=57|exemplar=4|doi=10.1103/PhysRevD.57.2061|llengua=en|nom=Clifford M.|cognom=Will}}</ref> Observacions recents d'ones gravitacionals han posat un límit superior de 1.2x 10<sup>-22</sup> eV/c<sup>2</sup> a la massa del gravitó.<ref name="Abbot" /> Les observacions astronòmiques de la cinemàtica de les galàxies, especialment el [[corba de rotació de galàxies|problema de rotació de galàxies]] i la [[dinàmica newtoniana modificada]], podrien apuntar que els gravitons tenen una massa diferent de zero.<ref>{{Ref-publicació|article=A Simplified Treatment of Gravitational Interaction on Galactic Scales|url=http://koreascience.or.kr/journal/view.jsp?kj=CMHHBA&py=2013&vnc=v46n1&sp=41|publicació=Journal of The Korean Astronomical Society|data=2013-02-28|issn=1225-4614|pàgines=41–47|volum=46|exemplar=1|doi=10.5303/JKAS.2013.46.1.41|llengua=en|nom=Sascha|cognom=Trippe|arxiudata=2018-06-02|consulta=2025-01-05|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20180602160905/http://koreascience.or.kr/journal/view.jsp?kj=CMHHBA&py=2013&vnc=v46n1&sp=41}}</ref><ref>{{Ref-publicació|article=Long range effects in gravity theories with Vainshtein screening|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2018/12/009|publicació=Journal of Cosmology and Astroparticle Physics|data=2018-12-07|issn=1475-7516|pàgines=009–009|volum=2018|exemplar=12|doi=10.1088/1475-7516/2018/12/009|nom=Moritz|cognom=Platscher|nom2=Juri|cognom2=Smirnov|nom3=Sven|cognom3=Meyer|nom4=Matthias|cognom4=Bartelmann|arxiudata=2024-12-12|consulta=2025-01-05|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20241212085111/https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2018/12/009}}</ref>

== Referències ==
{{Referències}}

== Bibliografia complementària ==
* {{Cite book|title=Relativité générale - Cours et exercices corrigés|publisher=Éditions Dunod|year=2016|pages=231|isbn=2-10-074737-1|url=https://www.dunod.com/sciences-techniques/relativite-generale-cours-et-exercices-corriges-0|last1=Barrau|first1=Aurélien|last2=Grain|first2=Julien|edition=2a|language=fr}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20171203160842/https://www.dunod.com/sciences-techniques/relativite-generale-cours-et-exercices-corriges-0 |date=2017-12-03 }}
* {{Cite book | title=Leçons sur la gravitation | publisher=Éditions Odile Jacob  | year=2001 |  pages =278 | isbn=978-2-7381-1038-1 | url=https://www.odilejacob.fr/catalogue/sciences/physique-chimie/lecons-sur-la-gravitation_9782738110381.php|last=Feynman|first=Richard P.|authorlink=Richard P. Feynman|language=fr}}

{{partícules}}
{{Autoritat}}
{{Viccionari-lateral|gravitó}}

{{ORDENA:Gravito}}
[[Categoria:Partícules hipotètiques]]
[[Categoria:Bosons]]