En física teórica , la supergravedad ( teoría de la supergravedad ; SUGRA para abreviar) es una teoría de campo moderna que combina los principios de la supersimetría y la relatividad general ; esto contrasta con las teorías supersimétricas no gravitacionales como el modelo estándar mínimo supersimétrico . La supergravedad es la teoría de calibre de la supersimetría local. Dado que los generadores de supersimetría (SUSY) forman junto con el álgebra de Poincaré una superálgebra , llamada superálgebra de Poincaré, la supersimetría como teoría de calibre hace que la gravedad surja de forma natural. [1]
Como cualquier teoría de campo de la gravedad , una teoría de supergravedad contiene un campo de espín-2 cuyo cuanto es el gravitón . La supersimetría requiere que el campo de gravitones tenga un supercompañero . Este campo tiene espín 3/2 y su cuanto es el gravitino . El número de campos gravitinos es igual al número de supersimetrías .
La primera teoría de la supersimetría local fue propuesta por Dick Arnowitt y Pran Nath en 1975 [2] y se denominó supersimetría de calibre .
El primer modelo de supergravedad de 4 dimensiones (sin esta denotación) fue formulado por Dmitri Vasilievich Volkov y Vyacheslav A. Soroka en 1973, [3] enfatizando la importancia de la ruptura espontánea de la supersimetría para la posibilidad de un modelo realista. La versión mínima de supergravedad de 4 dimensiones (con supersimetría local ininterrumpida) fue construida en detalle en 1976 por Dan Freedman , Sergio Ferrara y Peter van Nieuwenhuizen . [4] En 2019, los tres recibieron un Premio Breakthrough especial en Física Fundamental por el descubrimiento. [5]La cuestión clave de si el campo de espín 3/2 está o no acoplado consistentemente se resolvió en el artículo casi simultáneo de Deser y Zumino , [6] que propusieron de forma independiente el modelo mínimo de 4 dimensiones. Rápidamente se generalizó a muchas teorías diferentes en varios números de dimensiones e involucraba supersimetrías (N) adicionales. Las teorías de supergravedad con N>1 generalmente se denominan supergravedad extendida (SUEGRA). Se demostró que algunas teorías de supergravedad están relacionadas con ciertas teorías de supergravedad de dimensiones superiores a través de la reducción dimensional (p. ej., N=1, la supergravedad de 11 dimensiones se reduce dimensionalmente en T 7a 4 dimensiones, no calibrada, N=8 Supergravedad). Las teorías resultantes a veces se denominaban teorías de Kaluza-Klein, ya que Kaluza y Klein construyeron en 1919 una teoría gravitacional de 5 dimensiones, que cuando se reduce dimensionalmente en un círculo, sus modos no masivos de 4 dimensiones describen el electromagnetismo acoplado a la gravedad .
mSUGRA significa SUPERGRAVIDAD mínima. La construcción de un modelo realista de interacciones de partículas dentro del marco de supergravedad N = 1 donde la supersimetría (SUSY) se rompe por un mecanismo de súper Higgs llevado a cabo por Ali Chamseddine , Richard Arnowitt y Pran Nath en 1982. Colectivamente ahora conocidas como teorías de gran unificación de supergravedad mínima (mSUGRA GUT), la gravedad media la ruptura de SUSY a través de la existencia de un sector oculto . mSUGRA genera naturalmente los términos de ruptura Soft SUSY que son una consecuencia del efecto Super Higgs. Ruptura radiativa de simetría electrodébil mediante renormalizaciónGroup Equations (RGE) sigue como una consecuencia inmediata. Debido a su poder predictivo, que requiere solo cuatro parámetros de entrada y un signo para determinar la fenomenología de baja energía a partir de la escala de Gran Unificación, su interés es un modelo de física de partículas ampliamente investigado.
Una de estas supergravedades, la teoría de 11 dimensiones, generó un gran entusiasmo como el primer candidato potencial para la teoría del todo . Este entusiasmo se basó en cuatro pilares, dos de los cuales ahora han sido desacreditados en gran medida: