image: Gravity might play a bigger role in the formation of elementary particles than scientists used to believe. A team of physicists from RUDN University obtained some solutions of semi-classical models that describe particle-like waves. They also calculated the ratio between the gravitational interaction of particles and the interaction of their charges. view more
Credit: RUDN University
Físicos de RUDN University descubrieron que la gravedad puede ser mucho más importante de lo que se pensaba en la formación de partículas elementales. Ellos fueron los primeros en obtener una serie de soluciones a modelos semi-clásicos que describen ondas en forma de partículas. Los físicos también encontraron la relación entre la interacción gravitacional de las partículas y la interacción de sus cargas. Los resultados fueron publicados en la revista Universe.
La interacción gravitacional entre las partículas elementales (electrones, protones, neutrones) es débil debido a su pequeña masa en comparación con las fuerzas de Coulomb: atracción y repulsión según la carga. Por ejemplo, los electrones cargados negativamente giran alrededor de un núcleo atómico, el cual contiene protones cargados positivamente. Esto significa que la relación entre la atracción newtoniana y la repulsión de Coulomb, denotada como γ, es despreciable. Sin embargo, en la escala de Planck, es decir, a distancias cercanas a 1.6x10?35 m, estas fuerzas se vuelven compatibles. Unos físicos de RUDN University han encontrado soluciones a los modelos existentes que corresponden a partículas en la escala de Planck.
"Hay una serie de datos que indican el papel potencialmente importante que puede jugar la gravedad en el micromundo. No conocemos ningún intento serio en obtener teóricamente un valor tan pequeño de este número "mágico" adimensional: γ = 10-40. Por tanto, presentamos un modelo simple dentro del cual es posible encontrar naturalmente su valor particular", dijo Vladimir Kassandrov, Doctor en Ciencias Físico-Matemáticas, profesor del Instituto de Gravedad y Cosmología de RUDN University.
Los físicos de RUDN University recurrieron a los modelos semi-clásicos basados en las ecuaciones de campo electromagnético. Estos modelos tienen varias soluciones para las partículas y para los solitones (ondas solitarias estables). Por lo general, la gravedad no se considera en tales ecuaciones. En su lugar se introduce alguna corrección no lineal, la cual se elige casi arbitrariamente. Este se convierte en el principal problema en tales modelos, el cual se puede resolver incluyendo las ecuaciones de los tres campos fundamentales en el sistema. Entonces, debido a requisitos de la invariancia gauge, según los cuales las cantidades físicas observadas no cambian durante las transformaciones de los campos, la forma no lineal es rígidamente determinada. Los físicos de RUDN University utilizaron este enfoque y trataron de encontrar soluciones cuyas características sean adecuadas para las partículas elementales comunes. Esto demostraría que la gravedad juega un papel fundamental en su formación.
Los físicos no pudieron obtener soluciones para γ <0.9, en las que la carga eléctrica y la masa correspondieran a las partículas elementales. Queda por cuestionarse si esto se puede lograr. Sin embargo, en lugar de esto, los investigadores encontraron soluciones al modelo cuando γ es aproximadamente igual a la unidad. Estas soluciones describen objetos cargados "semi-cuánticos" en la escala de Planck, con una masa y tamaño de aproximadamente 10-5 gramos y 10-33 cm, respectivamente. Para los físicos no está completamente claro a qué corresponden estas soluciones. Las partículas hipotéticas con los parámetros correspondientes se denominan maximones o planckeons. Además, los físicos de RUDN University fueron los primeros en obtener un espectro de energía discreto para objetos, cuyo valor de γ tiende a infinito, es decir, el campo eléctrico está excluido del modelo. La solución en este caso son objetos con una masa cercana al sol.
"Nuestro intento de estimar características probables para γ <0.9 no fue exitoso, pero esto significa que todavía existe la posibilidad de soluciones tipo partícula en el modelo. En el futuro, queremos esclarecer este problema físicamente intrigante, pero matemáticamente muy complejo, y descubrir si hay soluciones para las partículas elementales dentro del modelo de los tres campos", expresó Vladimir Kassandrov, Doctor en Ciencias Físico-Matemáticas, profesor del Instituto de Gravedad y Cosmología de RUDN University.
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